Для чего нужна водонапорная башня в сельской местности
Водонапорная башня: устройство, типы, принцип действия
Каждый элемент схемы взаимосвязан и обязан работать «как часы», чтобы нужное количество технической или пищевой жидкости поступало в пункты «выдачи». К ним относятся частные домовладения, поселки дачного типа, объекты промышленности или в другие постройки различного назначения. Роль водонапорной башни в данной системе — создание необходимого давления для воды, поступающей из накопительной тары в трубопровод.
Функции гидротехнического оборудования
Водонапорная башня необходима для создания автономной системы подачи воды. Она выступает в роли насоса, создающего нужное давление жидкости для ее подачи в трубы или накопительные резервуары, смонтированные на определенной высоте от мест распределения (потребления). Мощность водонапора зависит от высоты расположения контейнеров.
Максимально допустимая высота резервуара — 35 м. И выполняет она три основные функции:
Насосные станции с водонапорными башнями устанавливают вблизи источника воды. В его роли выступает скважина или водохранилище. Поступление жидкости в емкость обеспечивает специальное оборудование, работающее от электросети.
Устройство и особенности сооружений
Башни могут быть каменными, деревянными или металлическими. При этом любая конструкция включает ряд обязательных элементов:
Дополнительно в конструкцию добавляют внутренние датчики давления. Они показывают максимально и минимально допустимый уровень жидкости. А также включают и выключают автоматически насосное оборудование по показателям.
Внешне башни защищаются от осадков. Своеобразный шатер закрывает верх от попадания мусора, дождя, снега или птиц внутрь башни. А стенки выполняют роль защиты от промерзания в зимний период.
Обязательно предусматривается смотровая площадка и люк сверху водонапорной вышки, чтобы проводить осмотр технического состояния постройки, а также чистку изнутри при необходимости.
Как работают башни?
Принцип работы любого типа водонапорной башни одинаков. Он состоит из нескольких этапов:
Работоспособность гидротехнического сооружения должна проверять ответственная организация, имеющая доступ на починку или установку водонапорных башен. Собственноручный ремонт противоречит техники безопасности эксплуатации гидротехнического оборудования.
Основные виды водонапорных башен для водоснабжения различных объектов
Водонапорные башни существуют с конца 19 века. Конструкции и особенности строений менялись и модернизировались с годами. Но принцип работы сохранялся. Сейчас встречаются следующие типы водонапорных резервуаров:
Деревянные водонапорные башни не производят. Древесина быстро вступает в реакцию с водой. На поверхности таких резервуаров образуются грибки и плесень, заражающие воду.
Подтипы металлических водонапорных башен
Водонапорные конструкции из металла вмещают до 25-30 м³ жидкости. Они обладают высокой скоростью возведения, а также универсальностью и прочностью. Всего выделяют 4 подтипа металлических башен:
Если требуется работа водонапорной станции в холодное время года, ее дополнительно оснащают системой обогрева. При этом источник воды не должен замерзать (к примеру, глубинные скважины). Трубопровод для зимнего варианта прокладывают под землей и утепляют.
Сферы применения
По статистике, классические металлические водонапорные башни используют в следующих сферах:
Нередко водонапорные башни малого объема устанавливают физические лица и ИП для получения постоянного доступа к воде вне зависимости от центральной системы водоснабжения.
В нашей компании «Акрукс» вы можете заказать различные инженерные системы, включая стальные водонапорные башни. Осуществляем поставку, монтаж и подключение по всему Санкт-Петербургу и области.
Для получения подробной консультации звоните по номеру, указанному на сайте. Подробно ответим на все ваши вопросы.
Водонапорная башня: предназначение и принцип работы сооружения
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.
В функции данного гидротехнического сооружения входит следующее:
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:
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:
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
Водонапорная башня: назначение, виды, элементы и как устроена
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 8.13130.2020, 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:
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:
Вторая функция водонапорной башни, как искусственного источника наружного противопожарного водоснабжения, указана в пункте 4.1 СП 8.13130.2020:
Кроме того, водонапорные башни используются в качестве дополнительного источника для заправки пожарных автомашин, когда организовывается подвоз воды к месту пожара. Для этого:
Видов водонапорных башен несколько, зависящих в основном от материала, использованного для постройки:
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:
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 8.13130.2020 к техническим параметрам, устройству водонапорных башен предъявляются следующие требования:
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:
Простота конструкции, режима работы башни по-прежнему оставляет ее востребованным гидротехническим оборудованием за городской чертой, вне зоны действия централизованных сетей водоснабжения.
Как работают водонапорные башни? Водонапорная башня Рожновского
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
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:
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:
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:
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.