Водонапорные башни

Работа систем водоснабжения отличается нестабильностью потребления. Если вывести уровень забора воды на график, то непременно обнаружатся пиковые периоды и временные промежутки с практически нулевой подачей. Такая нестабильность негативно отражается на работе насосного оборудования, снижая его ресурс. Для выравнивания нагрузок к системе подключается водонапорная башня.

Конструктивно — это водонапорный резервуар, поднятый на определенную высоту. Вода закачивается в емкость в определенном конструкцией объеме и создает гидростатическое давление в магистрали. Независимо от работы насоса, давление всегда стабильное. Стальная водонапорная башня обычно устанавливается на небольшом расстоянии от основных потребителей воды.

Площадь основания относительно небольшая, всегда можно найти место для монтажа даже в плотно застроенных населенных пунктах. А накопительная емкость водонапорной башни, обладающая достаточной емкостью, высоко поднята над землей и недоступна для какого–либо вмешательства. Железная водонапорная башня снаружи защищена антикоррозионным покрытием светлого оттенка, защищающим от атмосферных воздействий и нагревания воды внутри.

Самая распространенная конструкция — металлическая водонапорная башня Рожновского. Она отличается цилиндрической формой резервуара, установленного на трубчатую опору высотой от 9 до 26 м. Диаметр бака башни системы Рожновского — 2500 мм, высота находится в диапазоне 3,5 – 8,6 м. Емкость — от 15 до 160 м³. Водонапорные башни ВБР обычно устанавливаются в сельской местности, на территории промышленных предприятий и в других местах с высоким уровнем водозабора при большой длине магистралей, соединяющих насосное оборудование и потребителя. Также водонапорные вышки очень хорошо зарекомендовали себя там, где возможны перебои с подачей электроэнергии на насосы. Водонапорные башни Рожновского работают в автоматическом режиме и практически не требуют обслуживания. Но водонапорная емкость башни БР оборудована смотровым люком, скобами внутри и лестницей снаружи, обеспечивающими доступ персонала для регламентных работ. Напорная башня монтируется на прочное основание и рассчитана на длительную работу.

Для чего нужна водонапорная башня

Главное назначение водонапорной башни — создание запаса воды в резервуаре, поднятом на заданную высоту. Водонапорная башня служит для аккумуляции воды и для создания необходимого давления в водопроводе при отключенных насосах. Водонапорные башни резервуары чистой воды используются повсеместно. Подключенные к скважинным насосам даже относительно небольшой мощности, они создают расчетный запас воды, позволяющий использовать водонапорные башни для пожаротушения, для полива, в СНТ.

Для дома и дачи, а также обслуживания ферм и других предприятий в селе, это совершенно незаменимые конструкции. При большой протяженности и разветвленности магистралей, сельские водонапорные башни позволяют равномерно распределить водные ресурсы от одного пункта водозабора. Правильное размещение нескольких башен ВБР обеспечивает непрерывное водоснабжение для частного дома, находящегося в любой части поселка.

Конструкция водонапорной башни

Башня Рожновского хорошо узнаваема из-за особенностей конструкции. Основные элементы, определяющие внешний вид — это цилиндрическая опора и такой же цилиндрический бак, больший по диаметру, в верхней части. Также водонапорная башня состоит из боковой лестницы с кольцевым ограждением, выделяющейся на боковой стороне конструкции. В верхней части резервуара предусмотрен люк для входа в емкость, а на внутренней стороне приварены скобы для задержки льда и лестница для спуска.

В состав водонапорной башни входит система водопроводов для подачи и отвода воды, автоматика управления и предохранительный клапан слива. Все строение водонапорной башни рассчитано на удержание на высоте значительного запаса жидкости, создающей не только высокое давление в трубах, но и нагрузку на фундамент. Дополнительно в комплектацию водонапорной башни Рожновского можно включить систему автоматического регулирования работы насосов, представляющую собой достаточно простые датчики обратной связи, включающие насосы при падении уровня воды до заданной пометки, и выключающие при заполнении. Конструкция разработана еще в 1936 году и с этого времени принципиальных изменений не претерпела. Утепление водонапорной башни не производится — постоянное движение воды обеспечивает тепловой баланс и достаточный уровень притока тепла.

Устройство

Принцип работы водонапорной башни очень простой — вода закачивается на определенную высоту в резервуар, откуда самотеком подается по трубам к потребителю. Давление воды определяется высотой подъема резервуара. Для нормальной работы, необходимо, чтобы емкость находилась выше уровня последнего этажа обслуживаемого здания. Башня для напора воды удобна тем, что независимо от высоты расположения крана отбора, давление в нем всегда стабильное.

Схема показывает, как устроена водонапорная башня. Это очень простая, но исключительно эффективная конструкция, эксплуатирующая уже почти 90 лет. Статистический подсчет показывает, что на территории бывшего СССР построено почти полмиллиона таких башен.

Схема работы не отличается сложностью — насосы, работая в стабильном режиме, закачивают воду в резервуар, где жидкость храниться до возникновения потребности в использовании. Если кран потребителя открывается, вода стекает по трубам под действием силы тяжести и подается под давлением, без включения насосов. По мере расходования воды, датчик, установленный на определенном уровне, подает на насосы сигнал, и они включаются на закачку.

Принцип действия определяет постоянную работоспособность системы — датчики устанавливаются не на минимальном уровне, а выше, для создания определенного запаса, превышающего мгновенный расход в пиковые периоды. Это позволяет стабилизировать подачу воды и не перегружать насосное оборудование. Башня ВБР связана с погружным скважинным насосом, мощность которого рассчитывается по параметрам резервуара, уровню водозабора и характеристикам скважины.

Управление водонапорной башней

Рабочая автоматика в башне Рожновского представляет собой датчики мембранного типа, которые связаны с блоком управления насосным оборудованием. Особенностью таких датчиков является то, что при низких температурах воздуха и недостаточном отборе воды, верхний уровень жидкости может покрываться льдом, что приводит к отказу датчика и переполнении емкости. Датчик уровня воды электроконтактного типа изолирован от действия влаги и отличается высокой живучестью. После таяния льда, прибор возвращается в рабочее состояние.

В процессе эксплуатации в зимнее время необходимо вести контроль над заполнением резервуара. Если из трубы слива начинает вытекать вода, значит, датчик не сработал, и насосы придется выключать в ручном режиме. Автоматизация башни Рожновского производится при монтаже. Оборудование для автоматизации не входит в стандартный комплект поставки.

Насос находится глубоко в скважине и отлично защищен от воздействия низких температур. Трубы подвода и забора воды теплоизолируются на уровне промерзания грунта, чтобы не возникало ледяных пробок во время отсутствия подкачки.

Технические характеристики

Водонапорные системы Рожновского производятся промышленным способом в нескольких десятках моделей и модификаций. Высота башни — одна из главных характеристик, определяющих давление в магистрали. Также играет роль объем бака, определяющий запас жидкости. Рассчитывать объем необходимо очень тщательно — если он окажется ниже требуемого уровня, то насосы будут работать с перегрузкой. Если выше — вода будет застаиваться и терять свои биохимические свойства, что нежелательно при пищевом водоснабжении.

Типовые размеры водонапорной башни приведены в таблице:

Стандартный диаметр башни Рожновского в районе резервуара — 3 м. Но для установки требуется большая площадь — необходимо место для прочного фундамента и охранная зона, предусмотренная нормативными документами.

Общий вес конструкции с водой значительно больше. Учитывая высоту, на основание воздействуют большие силы, направленные вертикально вниз, также фундамент должен удерживать конструкцию от наклона при сильном ветре. Это определяет необходимость обустройства мощного фундамента и его регулярного осмотра и ремонта.

Монтаж

Установка водонапорной башни производится на литой железобетонный фундамент, в котором закреплены закладные детали для фиксации водозаполняемой опоры. После установки резервуара и опоры, при помощи электросварки устанавливается внешняя лестница. Скобы для задержки льда и внутренние трубопроводы монтируются внутри. Доступ обеспечивает верхний смотровой люк. Сборка и сварка деталей производится согласно подготовленному проекту на возвышенности. Если это невозможно — в самой удобной точке по гидрогеологическим показателям и устойчивости почвы.

Фундамент может использоваться и старый, если прежняя конструкция демонтирована. Но в этом случае выполняется тщательный осмотр и ремонт. При установке нового сооружения, производится тщательный расчет фундамента под водонапорную башню и монтаж. На новом фундаменте сборка конструкции занимает 3 – 5 дней. Цена установки под ключ определяется многими факторами — размерами, сложностью доставки деталей, объемом бетонных работ, наличием свободного пространства для монтажа и т.д. Смета на монтаж составляется при разработке проекта.

Проект водонапорной башни

Типовой проект водонапорной башни привязывается к существующей системе водоснабжения. ТП 901 5 29 состоит из альбома чертежей, пояснительной записки, чертежей для завода изготовителя, проекта автоматизации и сметных документов. Водонапорная башня системы Рожновского ГОСТ 2874-73 и ГОСТ 8020-68 3.900-2 по типовому проекту предназначена для использования в сельских поселениях для пищевого водоснабжения, целей пожаротушения и обеспечения водой производственных предприятий.

Башни противопожарного назначения должны соответствовать требованиям СП 8.13130.2009 и 9.5 СП 8.13130.2009, содержать запас воды, необходимый для тушения пожара внутри и снаружи здания в течение 10 минут при одновременном обеспечении обычного режима водоснабжения. Типовая водонапорная башня успешно справляется со всеми задачами, если правильно рассчитан необходимый объем и высота.