Принцип работы водонапорной башни. Водонапорная башня системы рожновского

Водонапорные башни Рожновского - это специальные сооружения в системе водоснабжения, предназначенные для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, способствующие созданию её запаса, а также выравнивания графика работы водяных насосных станций.

Основное назначение водонапорных башен - аккумулирование воды для снижения нагрузки на насосную систему водопровода. Наибольшее применение получили водонапорные башни системы Рожновского.

Производство водонапорных башен имеет ряд особенностей. Прежде всего это связано с тем, что водонакопительный бак расположен на определённой высоте и вся конструкция требует обеспечения достаточной жёсткости и надёжности, ведь кроме веса самой конструкции необходимо удерживать и вес воды, находящейся в ней.

Рисунок. Общий вид водонапорных башен Рожновского

Таблица. Габаритные технические характеристики водонапорных башен Рожновского

Наименование	ВБР-15	ВБР-25		ВБР-50			ВБР-50
Объём бака, куб.м.	15	25		50			50
Высота дна бака, м.	12	12	15	15	18	18	18
Диаметр опоры, м.	1220					2000	3020
Опора H1=6 м., шт.	2	2	2	2	-	-	12,4
Опора H1=6 м., шт.	-	-	1	1	2	2	12,4
Рисунок	а	б	в	г	д	е	ж

Примеры изготовленных и смонтированных работы в нашей фотогалерее .

Историческая справка

Водонапорные емкости и водонапорные резервуары - являются неотъемлемой составной частью водонапорных башен. Водонапорные емкости - изобретение довольно древнее и вначале их внешний вид был далёк от современных водонапорных башен, но всегда принцип был одним и тем же. Например, водопровод в Древнем Риме - вблизи расположенного на возвышенности источника сооружался водоем, в котором вода накапливалась и по акведукам подавалась в городской водопровод.

Археологические раскопки, проведенные на территории бывшего Советского Союза, обнаружили остатки водопроводов на Кавказе и в Средней Азии, в России и на Украине. В XVII веке появился первый напорный водопровод в московском Кремле. Вода из Москвы-реки забиралась механизмом на лошадиной тяге и под напором подавалась в бак на башне, а оттуда по трубам поступала в здание.

Водонапорная башня системы Рожновского разработана инженером А.А. Рожновским в 1936 году. Её основное преимущество на тот момент - быстрота монтажа, которая составляла 2-4 дня, отсутствие необходимости подогрева в зимнее время и дешевизна изготовления в сравнении с кирпичными башнями. Эти неоспоримые достоинства являлись в то время огромным прорывом в технологиях. За изобретение водонапорной башни такого типа в 1942 году инженер был награжден Сталинской премией.

Но Рожновский А.А. был не первым, кто предложил водонапорные башни такой конструкции без подогрева. Инженер Земсков П.И. в 1925 году на основании множественных замеров температуры воды в прижелезнодорожных водонапорных башнях в зимнее время пришел к выводу о возможности создания не обогреваемых башен, что способствовало значительной экономии. Земсков П.И. установил определённую закономерность соотношения объёма накопительного резервуара водонапорной башни и скорость смены (притока и оттока) воды в нём, т.о. получив ряд принципов, которые позволили отказаться от системы обогрева водонапорных башен в зимний период.

Первоначально основное применение водонапорные башни находили только на железной дороге для хранения запасов воды предназначенной для паровозов, но начиная 1951 года башни нашли свое применение в сельском хозяйстве, где они получили множество положительных отзывов за время эксплуатации.

Водонапорная башня часто оказывалась одним из первых строений при строительстве поселений, железнодорожных станций или производств и позже вокруг неё возводилась остальная инфраструктура. Нередко водонапорные башни построенные из кирпича или камня являлись частью городского ансамбля и считались истинным шедевром архитектуры. Некоторые из них сохранились до наших дней, часть из которых выполняют свои функции по аккумулированию воды и сегодня, а некоторые переоборудованы для различных нужд.

Внешний вид, назначение и применение водонапорных башен Рожновского

Основное назначение башен - компенсация суточных пиковых нагрузок в процессе потребления воды, противопожарный запас воды, использование воды на полив сельхозкультур в случае необходимости.

В настоящее время башни Рожновского продолжают свой труд на благо сельского хозяйства. Они до сих пор продаются и монтируются не смотря на появление множественных новых разработок и изобретений. Сегодня водонапорные башни системы Рожновского стали неотъемлемой частью не только сельского пейзажа в России. За время прошедшее с момента изобретения водонапорной башни Рожновского их установлено более 400 тысяч единиц.

Внешне водонапорные башни могут представлять собой как простую стальную конструкцию, так и кирпичное или железобетонное строение высотой до нескольких десятков метров, с установленной емкостью для воды на самом верху. Объём емкости зависит от размера водопровода, расходом воды и составляет от нескольких кубических метров (в случае малых водопроводов, используемых для небольших предприятий или деревень) до нескольких тысяч кубических метров (в случаях больших водопроводов, используемых в больших городах). Водонапорная башня имеет простую конструкцию и состоит из резервуара или емкости для воды, чаще всего цилиндрической формы, и опорной конструкции. Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки - преимущественно из железобетона и стали. Водонапорные башни оборудуются трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами, которые автоматически отключают насосы закачивающие воду, для предотвращения переполнения емкости, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Иногда, водонапорный резервуар, в отличие от водонапорной башни, не имеет опорной конструкции, но устанавливается на возвышенностях местности. Такой способ хранения воды чаще всего применяется в горной или холмистой местности. Роль опорной конструкции для резервуара выполняет естественный рельеф местности, что позволяет снабжать водой посёлок или деревню. Количество и объём емкостей с водой также варьируется от уровня потребления и размеров водопроводной системы.

Ввиду того, что иногда сложно распределить водопровод по городу от одной водонапорной башни, очень часто для равномерного распределения воды устанавливают несколько водонапорных башен для отдельных микрорайонов или улиц. Это позволяет экономить место для установки и в случае аварий на трубопроводе перераспределять подачу воды от других водонапорных башен.

Схема работы водонапорной башни представлена на рисунке ниже. Насосная станция производит забор грунтовых вод в водонапорную башню, при этом в процессе закачки вода подвергается дезинфекции и фильтруется, после чего поступает непосредственно в резервуар установленный на вершине водонапорной башни. Из водонапорной башни вода поступает в жилые дома. Как видно из схемы, резервуар с водой должен быть установлен выше уровня последнего этажа жилого здания, для нормальной подачи воды.

Очень часто водонапорные резервуары применяют для хранения пожарного и аварийного запаса воды, что позволяет в случае возникновения пожара или другой чрезвычайной ситуации обходиться без электронасосов. Т.о. водонапорная башня системы Рожновского это идеальный вариант для запасов пожарной воды в любых условиях.

Принцип действия и регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Насос установленный в скважине, подает воду в резервуар водонапорной башни, установленный в самом верху. Когда вода поднимается до верхней отметки в водонапорной башне, датчик уровня дает команду скважинному насосу на отключение. Включением и отключением насоса занимается простейшая автоматика, не требующая обслуживания и контроля. По мере разбора воды из башни по магистрали, уровень поверхности понижается, и по достижении отметки, срабатывает датчик уровня воды и включает насос для заполнения резервуара воды, установленного в водонапорной башне. Таким образом, в башне постоянно находится запас воды, определяющийся объемом башни от нулевой отметки до уровня верхнего уровня.

Конструктивные особенности водонапорных башен Рожновского

Объём резервуара, высота и размер подходящего водопровода зависит от ряда факторов, в том числе предполагаемого расхода воды, типа скважины или глубины залегания водоносного горизонта. Для автономных систем водоснабжения в настоящее время используются различные схемы подачи воды. Установку водонапорной башни производят в следующих случаях:

• Неравномерный расход воды в течении суток;
• Требуется большой запас воды;
• В случаях с частыми перебоями подачи электричества для электронасосов;
• Большое количество водопотребителей;

Хотя водонапорные башни имеют и ряд недостатков, но они все компенсируются лёгкостью и удобством их обслуживания, простотой установки и монтажа, а также низкой ценой и быстрой скоростью установки практически в любой местности. Но самое главное достоинство водонапорной башни Рожновского является её высокий уровень автоматизации работы и возможность удалённого слежения за её состоянием, не требующий постоянного нахождения человека для её обслуживания.

К примеру, во многих поселках и садовых товариществах для централизованного водоснабжения используются водонапорные башни, невзирая на громоздкость конструкции, система водоснабжения при этом отличается простотой и высокой надежностью. Для нормального функционирования такого водопровода не требуется больших затрат и позволяет установить в скважину недорогой высокопроизводительный отечественный насос, который не требует серьёзного обслуживания и каких-либо особых условий эксплуатации.

Производство водонапорных башен Рожновского

Наша фирма производит различные виды водонапорных башен Рожновского из стали с объёмом резервуара от 10 куб.м. по типовым проектам, а также по индивидуальным проектам согласно условиям заказчика. Все водонапорные башни изготавливаются с учётом требований заказчика и комплектуются всем необходимым оборудованием (водопроводные трубы, лестницы для обслуживания, стойки, колонны, опорная конструкция и т.п.) При необходимости мы изготавливаем различные опорные металлоконструкции для установки емкостей и резервуаров для хранения воды, как для питьевой, так и технической, а также для установки пожарных резервуаров. Возможно изготовление как отдельных частей водонапорной башни (емкость или резервуар, опорная конструкция, водопроводы и т.д.).

Мы производим водонапорные башни «Рожновского», которые представляют собой сварную листовую конструкцию и конструктивно состоящей из емкости для воды (накопительная емкость цилиндрической формы с коническими днищем и крышей) и цилиндрической опоры, заполняемой водой.

Для производства водонапорных башен Рожновского, резервуаров и трубной обвязки мы используем исключительно новые материалы, которые ранее не эксплуатировались, что соответствует санитарно-эпидемиологическим нормам и позволяет использовать их в системах водоснабжения как людей, так и животных без каких-либо ограничений.

Сегодня на рынке купить водонапорную башню не составляет труда. Производство водонапорных башен Рожновского осуществляется как по типовым проектам, так и по индивидуальным проектам, с учётом пожеланий заказчика.

Купить водонапорную башню с учётом всех требований к конкретному проекту сегодня - не проблема! В продаже на рынке металлоизделий широкий ассортимент башен, как по вместимости, так и по размерам, и покупка водонапорной башни подходящая по характеристикам это всего лишь вопрос выбора производителя.

Выбор высоты опоры и объёма накопительного бака

Все напорно-регулирующие емкости выполняют одинаковую функцию - компенсации несовпадения режимов потребления и подачи воды в разные часы. Когда насос подает количество воды, а обслуживаемый объект потребляет в это время меньшее количество воды, разность поступает в бак. Этот объем подается на объект в часы, когда потребление превышает подачу насоса.

Расчёт объёма накопительного бака выполняется на основе статистического анализа потребления воды при заданном количестве потребителей. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

Основным фактором, определяющим объем водонапорной емкости и высоту ее расположения, является график расходования воды потребителями, которых эта система должна обслуживать. В большинстве случаев определить точные данные невозможно из-за разнообразия и неполноты входной информации.

Независимо от выбора напорно-регулирующей емкости, расчет высоты, на которой должна располагаться нижняя точка бака, одинаков и выполняется после определения всех гидравлических потерь на пути от емкости до диктующей точки - водоразборного крана, расположенного в наиболее неблагоприятных условиях как в отношении геодезических отметок (высокие геодезические отметки), так и в отношении удаленности от источника

Комплектование водонапорных башен Рожновского

В последнее время в связи с участившимися лесными пожарами, для независимого от условий хранения запасов воды, предназначенной для пожаротушения, повысился спрос на водонапорные башни имеющие некоторые нестандартные элементы и размеры. По желанию Заказчика нами разрабатываются все нестандартные элементы водонапорных башен и емкостей, что повышает универсальность использования нашей продукции в любых условиях и для любых условий эксплуатации.

Схема водонапорной башни состоит из водонапорного резервуара или бака запаса воды и поддерживающей конструкции - ствола. Различные схемы башни Рожновского применяются в составе оборудования для водоснабжения из скважины артезианской. Типовые башни Рожновского имеют маркировку по типовому проекту ТП 901-5-29: ВБР-15, ВБР-25, ВБР-50, ВБР-160. Самая большая башня-колонна имеет объем воды 160 м3.

Водонапорные башни высота которых 26 метров и объем 160 куб. м (50 куб. м - водонапорный бак, 110 куб. м - резервного запаса воды) находит применение в загородных системах автономного водоснабжения, сельских водопроводных системах, водоснабжения крупных предприятий, сельских поселков, котеджных городков.

Типовые водонапорные башни проектируют с водопроводными баками вместимостью 15 ,25, 50, 160 кубов. Высоту опор (от земли до верха опоры бака) для башен объем которых от 15 до 50 кубов устанавливают кратной 3 м, с баками вместимостью 100 кубов и более - кратной 6 м.

Схема водонапорной башни, конструкция и оборудование

Описание устройства башни Рожновского:

1 - грязевая труба

2 - труба наполнения башни

3 - закладные детали

4 - фундамент

5 - земляная насыпь

7- наружная лестница

8 - внутренняя лестница

9 - световой люк

11 - крыша бака

12 - льдоудержатели

Внутренняя полость заполняется водой двумя способами. По первой схеме подключения – водонапорная башня заполнятся водой, которая поступает сверху. Это самый неэкономичный способ с точки зрения потребления электроэнергии, однако, при этом исключаются гидроудары в магистрали при включении глубинного насоса. Второй способ подключения башни – насос качает воду непосредственно в магистраль, а водонапорная башня выступает в роли «потребителя-накопителя» и вода поступает снизу. Такой метод подключения более экономичный, однако, наличие гидроударов в системе может привести к порывам воды и выходу из строя оборудования башни.

Типовые башни системы Рожновского

Объем бака и высота поддерживающей конструкции башни (измеряемая от поверхности земли до низа бака) определяются в процессе проведения основных расчетов системы водоснабжения и принимаются как заданные при проектировании башни. Далее из типовых конструкций выбирается ближайшая большая. Все типы водонапоных башен Рожновского представлены в таблице ниже. Общий вид водонапорных башен идентичен, это опора-нога высотой 8-18 метров и на ней установлен бак объемом 15, 25, 50 м3. Такая грушевидная форма характерна всем башням Рожновского, кроме ВБР-160 которая имеет форму ствола с постоянным диаметром по длине.

Типовые размеры водонапорной башни

Наименование	Высота опоры, м	Диаметр опоры, мм	Высота башни, м	Давление, атм	Вес башни, тн
ВБР-15 м3	8	1020	11,5	1,1	2,8
ВБР-15 куб	12	1020	15,5	1,5	3,1
ВБР-25 м3	12	1020	16,5	1,6	4,3
ВБР-25 куб	15	1020	19,5	1,9	4,9
ВБР-50 м3	15	1020	23,6	2,3	6,3
ВБР-50 куб	18	1020	26,6	2,6	6,8
ВБР-50 м. куб	18	2000	26,6	2,6	8,6
ВБР-160 куб м	26	3020	26	2,6	11,3

В практике строительства водонапорных башен размеры бака и ствола меняются в широких пределах. Емкость бака колеблется от нескольких десятков кубических метров в малых водопроводах до нескольких тысяч кубических метров в типовых башнях большой высоты, используемых в больших городских и промышленных водопроводах. Высота башни состоит из высоты поддерживающей конструкции (обычно лежит в пределах 15-30 м и в редких случаях превосходит 30 м) и высоты бака.

Баки в большинстве случаев устраивают круглой формы в плане. Соотношение высоты и диаметра бака диктуется как технологическими, так и архитектурно-строительными соображениями. Большая высота бака нежелательна, так как вызывает увеличение высоты подъема воды, а также значительные колебания напоров в системе. Водонапорная башня, особенно в городских водопроводах, должна удовлетворять эстетическим требованиям, которые предъявляются ко всем архитектурным сооружениям. Некрасиво выполненная башня может нарушить гармоничность всего архитектурного ансамбля того района, где она расположена.В некоторых случаях (например, на промышленных предприятиях при наличии двух или нескольких сетей разного напора) устраивают башни с двумя и более баками, расположенными на разной высоте. Давление воды водонапорной башни определяется ее высотой.

История цельнометаллических необогреваемых водонапорных башен началась в 1925 году. В 1936 году инженер Рожновский А.А. предложил конструкцию, метод скоростного монтажа и водонапорную башню, схема которой использкется по настоящее время. В 1942 году за их создание и внедрение был удостоен звания Лауреата Сталинской премии. Башни получили наименование типовые «башни системы Рожновского», или БР.
С тех пор типовые водонапорные башни системы Рожновского получили свое широкое распространение в системе водоснабжения села за счет водонепроницаемости баков, малой массы стальной конструкции (узнать вес водонапорной башни Рожновского вы можете из таблицы) и заводского изготовления деталей, обеспечивающих относительно быстрый монтаж башен на месте строительства.
Также типовые башни системы Рожновского повышают степень надежности системы водоснабжения за счет наличия аварийного и противопожарного запаса воды.

Назначение и область применения башни ситемы Рожновского

1. Унифицированные (типовые) водонапорные башни системы Рожновского применяются в схемах сельского, хозяйственного водоснабжения, а также водопроводов крупных предприятий и населенных пунктов.
2. Башни предназначены для регулирования неравномерного водопотребления, хранения ограниченного резервного и противопожарного запасов воды,
3. Выбор объема башни и высоты ствола обосновывает расчет водонапорной башни при проектировании систем водопровода.
4. Типовые башни Рожновского рассчитаны для строительства в районах о следующими характеристиками:
- расчетная зимняя температура наружного воздуха не ниже минус 40°С;
- вес снегового покрова до 100 кг/м2;
- скоростной напор ветра до 45 кг/м;
- сейсмичность - не выше 6 баллов;
Не допускается установка водонапорных башен в районах с особыми условиями строительства (вечная мерзлота, карстовые явления, высокая сейсмичность и т. д.).
5. Типовые водонапорные башни системы Рожновского предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6° С преимущественно из буровых скважин. Для эксплуатации в районах с расчетной зимней температурой ниже минус 20° С необходимо обеспечивать, как минимум, двукратный водообмен в сутки.

Водонапорная башня. Схема трубопроводов.

Башня Рожновского водонапорная подключается по следующим схемам. По 1-й схеме устраивают одну общую подающе-отводящую трубу, рассчитанную на подачу (в бак или из бака) воды в количестве, равном разности количества воды, подаваемой насосами и расходуемой потребителями. Конец ее располагают у низа бака на высоте, предотвращающей засасывание ила, который может периодически скапливаться в самых низких точках бака. Эта схема может быть применена при расположении башни в любой точке сети. При такой схеме получается наименьшая стоимость трубопроводов, которыми оборудуется башня системы Рожновского, и достигается некоторое сокращение расхода энергии на подъем воды, так как снижение уровня воды в баке обусловливает соответствующее снижение рабочего напора насосов.

Подключив трубы по 2-й схеме типовая башня системы Рожновского оборудуется двумя трубами: подающей и отводящей, между которыми может быть устроено (в подвале) аварийное переключение. Такая схема подключения водонапорной башни может быть применена только при расположении башни в начале сети. Здесь вся вода, подаваемая насосами, проходит через бак, и насосы всегда работают с напором, соответствующим наивысшему положению воды в баке, что вызывает увеличение напора насосов и расхода энергии на подачу воды. По этой схеме у нас осуществлено оборудование ряда ранее построенных башен, но для вновь сооружаемых башен такая схема подключения не может быть рекомендована.

Возможно некоторое компромиссное решение, предусматривающее устройство единой подающе-отводящей трубы с разделением её у бака на подающую и отводящую. На последней установлен обратный клапан, препятствующий поступлению по ней воды в бак. Подключение башни по 3-й схеме позволяет осуществлять постоянное перемешивание воды в баке; перемешивание воды способствует сохранению ее свежести и препятствует ее замерзанию зимой. Разновидностью этой схемы является схема подключения водонапорной башни (принятая в типовых проектах Союзводоканалпроекта), при которой подающий трубопровод не доводится до верха бака. Это дает возможность несколько сократить перерасход энергии на подачу воды (имеющий место при подключении башни по 1-й схеме) и осуществить частичное перемешивание воды в баке.

Схема водонапорной башни должна быть оборудована переливным и спускным трубопроводом. Переливной трубопровод доводят до наибольшего допустимого уровня воды в баке, чем обеспечивается автоматический отвод воды из бака при его переполнении. Отводимая вода сбрасывается в водосток. Диаметр переливной трубы рассчитывается на отвод всей подаваемой насосами воды. К переливной трубе присоединяется спускная труба, идущая от наинизшей точки бака и позволяющая опорожнять его при ремонте или промывке водонапорной башни.

Схема водонапорной башни Рожновского предполагает наличие сигнальных устройств, передающих показания об уровне воды в баке или сигналы при достижении уровнем критических (верхнего и нижнего) положений на насосную станцию или в какой-либо диспетчерский пункт водопроводного хозяйства.

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:

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. 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.

Даже в настоящее время, когда все процессы стали механизированы и автоматизированы, популярность такого сооружения как водонапорная башня не снизилась, а только лишь поднялась на более высокие позиции. Во-первых, разберемся, что такое водонапорная башня и в чем заключается ее принцип работы.

Устройство и назначение водонапорной башни

Водонапорная башня это собственно достаточно больших размеров конструкция, которая выполняет функцию регулирования всех операций водопроводной системы. А именно контролирует процесс подачи воды, ее напора, а также расходования. К тому же водонапорная конструкция осуществляет создание запаса водных ресурсов и регулирует работу . Сама конструкция водонапорной башни представляет собой монументальную конструкцию, в состав которой входит емкость для сбора и скопления воды, и собственно сам башенный ствол. В некоторых селах и городах водонапорные башни считаются даже историческими архитектурными строениями, и в каждом отдельном поселении водонапорная башня имеет совершенно разный вид.

Принцип работы водонапорной башни состоит в том, что во время, когда количество потребляемой воды сведено к минимуму, она посредством работы насоса, скапливается в резервуаре, которые предназначен для ее хранения. Далее, когда возрастает потребность в использовании большого объема воды, происходит ее подача из резервуара. Таким образом, удается избегать критических ситуаций, которые могли бы вызвать дефицит водных ресурсов. Даже во время перебоев вода стабильно подается по требованию. Водонапорная башня является достаточно высокой конструкцией, однако, не превышающей при этом двадцати пяти метров в высоту. Существуют, конечно, исключения, длина которых может достигать и тридцати метров, но как правило они считаются довольно редким явлением.

Бак обладает огромным водоизмещением и может доходить в зависимости от конструкции до ста кубических метров объема. Такие размеры имеют, как правило, промышленные и мегаполисные сооружения. Опора водонапорной башни выполнена из стали особой прочности, хотя строительный материал для ее изготовления может быть различным.

Применение водонапорных башен

Нередки случаи, когда водонапорные башни изготовлены из железобетона, а то и кирпича. В оборудование для водонапорных башен входят такие элементы как трубы, осуществляющие подачу и отвод воды. Так же оснащаются водонапорные башни устройствами, которые осуществляют контроль над тем, что бы резервуар не переполнялся, и измерительной системой, которая точно указывает уровень, находящейся в резервуаре воды. Данная система отображает данные на пульте управления в операторской, а так же сигнализирует о переполнении, в случае возникновения оного. Закачка воды происходит посредством работы насосов, которые откачивают ее из .

Преимущества у данной конструкции неоспоримые, вот только некоторые из них. Установка водонапорной башни является необходимой в тех местах и районах, где достаточно большое количество потребителей водных ресурсов. Поскольку нередки такие аварийные ситуации, как перебои с электрической энергией, водонапорная башня служит единственным спасающим фактором, который работает совершенно автономно. Поскольку воды много не бывает, то ее запас является грамотным решением, а посему на всякий непредвиденный случай, запас воды в водонапорной башне обеспечен.

Насос водонапорной башни имеет погружной характер работы, схема закачки довольно проста, насос накачивает воду в резервуар до тех пор, пока устройство контрольной системы от переполнения не подает сигнал, в этом случае система отключается и ждет следующего раза, который наступает по мере опустошения резервуара. Можно сказать, что водонапорная башня не утратила своей популярности, да и вряд ли это произойдет, поскольку ее положительные качества являются неоспоримыми.

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.

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.

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.