Водонапорная башня — устройство, типы, принцип действия
Водонапорная башня – это часть системы автономного водоснабжения. Но если в городах водонапорные башни сохранились лишь в качестве исторических памятников, в небольших населенных пунктах их до сих пор используют по прямому назначению. В статье мастер сантехник расскажет, каково ее предназначение и принцип работы.
Экскурс в историю
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.
Именно простейшая конструкция, принцип работы башни сделали ее такой востребованной, актуальной в различных ситуациях:
-
Установка насоса, не очень большой мощности, для подъема воды в бак башни на высоту 10-20 м.
-
Самотечная подача воды на питьевые, технические или хозяйственные нужды под естественным напором.
-
Постоянное пополнение запаса воды, используемой для повышения напора в локальной сети водоснабжения.
-
Использование в критических ситуациях, в том числе при тушении пожара.
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 сетей водоснабжения в ближайшие годы не планируется.
Назначение водонапорной башни
Водонапорная башня предназначена для следующих целей:
-
Поддерживает давление в водопроводе, чтобы человек мог пользоваться ресурсом без потери силы напора;
-
Имеет аварийный запас воды, поэтому если необходимо произвести ремонт на источнике, не нужно отключать водопотребление у абонентов;
-
Готовит воду к употреблению с помощью специальных очистителей;
Независимо от конструкционных особенностей водонапорная башня всегда имеет одинаковое предназначение. Если строение свою функцию не выполняет, необходимы ремонтные работы.
Принцип работы
Принцип работы этого гидротехнического высотного сооружения основан на эффекте закона о сообщающихся сосудах:
-
С помощью насоса по подающему трубопроводу происходит забор воды из подземной скважины, реки, озера в накопительный бак, смонтированный наверху башни.
-
Под собственным напором, обусловленным высотой размещения бака, вода самотеком движется по подающему трубопроводу в систему снабжения ее потребителей, жилых домов, промышленных, сельскохозяйственных производств.
-
При небольшом разборе воды напорный бак постепенно заполняется, и при достижении максимального уровня автоматика по сигналу электроконтактного датчика отключает подачу электропитания на насос.
-
При понижении уровня до минимально установленного значения происходит включение насоса.
Простота конструкции, режима работы башни по-прежнему оставляет ее востребованным гидротехническим оборудованием за городской чертой, вне зоны действия централизованных сетей водоснабжения.
Виды сооружений
Видов водонапорных башен несколько, зависящих в основном от материала, использованного для постройки:
-
Строение, выложенное камнем. Такие варианты сооружали еще в прошлом веке. Ее основой служит каленый кирпич, который выдерживает внушительные климатические воздействия (порывы ветра, осадки).
-
Железобетонный конструкции. Литые водонапорные башни выполнены из гиперболоидных блоков, представляют художественную ценность. Такие конструкции не уступают по прочности другим вариантам.
-
Водонапорная башня на металлической конструкции. Имеет стальной каркас, по внешнему виду может иметь различную устойчивую геометрическую форму.
-
Башня в форме «Гранаты». Изготавливается из двух конусов разного диаметра. Основанием конструкции служит опора в форме толстой трубы. Такой вариант отличается простотой монтажа, но не удобен при транспортировке, поэтому стараются перевозить конструкцию частями.
-
Индивидуальное строение. Обычно используется для частных целей. Устанавливается резервуар небольшого объема, до 500 литров, на который работает индивидуальная насосная станция. Для подготовки такого сооружения владельцу требуется соответствующее разрешение.
Высота строения выбирается так, чтобы из резервуара вода вытекала максимально быстро, без препятствий.
Устройство
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.
Устройство водонапорной башни стоит рассмотреть на примере самой распространенной конструкции таких гидротехнических сооружений, изобретенной советским инженером А.А. Рожновским в 1936 году, и настолько удачной, эффективной при использовании, что автор был в 1942 году награжден Сталинской премией.
Основной идеей талантливого изобретателя было использование унифицированного набора конструктивных элементов высотного водонапорного сооружения, в основном выполненных из металла, что позволяло их быструю транспортировку, сборку на месте за небольшой период, особенно по сравнению со строительством подобных сооружений из кирпича, железобетонных конструкций.
Огромными преимуществами нового вида таких инженерных сооружений было отсутствие необходимости в системе обогрева, что весьма важно для большинства регионов страны, а также вновь разработанная схема управления, полностью работающая в автоматическом режиме. Изобретение первоначально предназначалось для заправки паровозов на железнодорожных узлах, станциях, но стало впоследствии востребованным в других отраслях.
В состав башни Рожновского входят следующие элементы:
-
Фундаментное основание, выполняемое из готовых строительных блоков или заливкой монолитной плиты.
-
Ствол башни, являющийся ее опорной частью, высота которого составляет до 30 м.
-
Бак, имеющий типовой размер емкостью 15, 25, 50 или 160 м³, служащий для сбора/расхода воды.
-
Стальные трубопроводы для заполнения, отвода воды из бака, откуда она под собственным напором, создавая давление, поступает к потребителям.
-
Наружная/внутренняя лестница или скобы для обслуживания.
-
Смотровой люк в крыше водонапорного бака.
-
Насос, источником воды для которого чаще всего служит подземная скважина или водоем.
-
Система автоматики – контактные датчики верхнего, нижнего уровней воды в баке, реле включения/отключения электропитания насосов.
-
Аварийное устройство перелива воды на случай отказа автоматики.
Схема устройства водонапорной башни может различаться в зависимости от установленного типа насосного оборудования.
Технические требования к водонапорным башням
Согласно СП 8.13130.2020 к техническим параметрам, устройству водонапорных башен предъявляются следующие требования:
-
При проектировании водонапорных конструкций обязательно осуществляется контроль состояния воды. Ресурс должен обязательно соответствовать ГОСТу и санитарным требованиям.
-
Размещение бака по высоте установки должно производиться на основании гидравлического расчета системы водоснабжения.
-
Если водонапорная башня не входит в зону имеющейся молниезащиты обслуживаемого объекта, то требуется оборудование собственных устройств защиты от разряда атмосферного электричества.
-
Автоматика должна обеспечивать контроль уровня неприкосновенного объема воды для целей пожаротушения, а также уровень, обеспечивающий работу насосов в безаварийном режиме.
-
Степень стойкости к огню водонапорной башни должна быть не ниже II-ой.
-
Для изготовления опорных стволов башен допустимо использовать стальные конструкции или местные негорючие материалы и вещества, а для баков – только сталь.
-
В районах с жестким климатом допустим подогрев воды в баке при помощи паровых, водяных, электрических нагревательных устройств, греющих кабелей.
При наличии одного источника электроснабжения водонапорной башни в малонаселенных пунктах, на объектах защиты следует предусматривать установку резервного насоса с двигателем на жидком топливе, обеспеченным автоматическим пуском от аккумуляторной батареи.
Этапы монтажа
Строительство башни начинается только после точного определения места скважины. На предварительном этапе происходит исследование источника и его пригодность для человека. Дальнейшее конструирование осуществляется несколькими этапами:
-
Перед монтажом конструкции, регулирующей напор воды в жилые дома, необходимо точно разработать проект, в котором указываются все детали, которые будут обеспечивать полноценное водоснабжение.
-
Устанавливается башня на монолитном фундаменте на определенную глубину, в зависимости от типа строения.
-
Реализуется внутреннее устройство: трубопровод, лестница для обслуживания. Сразу устанавливаются разводные трубопроводы и устройство для перелива.
-
Под башней или рядом с ней устанавливается колодец с трубами, от которого и осуществляется поставка ресурса.
-
Основная конструкция и корпус монтируются на завершающем этапе.
-
Обязательно утепляют внутренние и внешние трубопроводы.
В зоне действия водонапорной башни обязательно устанавливается ограждение и охранный пункт в целях защиты сооружения от неблагоприятного антропогенного воздействия. Вход на территорию водопроводного объекта несанкционированным способом запрещен. Все ворота и калитки замыкаются и пломбируются.
В ходе эксплуатации водонапорной башни рекомендуется ежегодно менять внешнее покрытие, если корпус изготовлен из металла. Обычно установку окрашивают голубой или серебристой водостойкой краской.
В продолжение темы посмотрите также наш обзор Обустраиваем качественный водопровод из колодца в частный дом