Водонапорная башня рожновского принцип работы зимой

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

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.

Источник

Водонапорная башня Рожновского: Определение, назначение, устройство и ГОСТ

Содержание статьи:

1. История водонапорной башни
2. Элементы водонапорной башни
3. Характеристики водонапорной башни
4. Выбор и особенности фундамента
5. Схема работы
6. Область применения
7. Обслуживание ВБР
8. ГОСТ
9. Вопросы и ответы

Фото водонапорной башни

Водонапорная башня, названная в честь советского инженера Рожновского, представляет собой гидротехническое сооружение, благодаря которому создается запасной объем воды в период наименьшего ее потребления и транспортировка по сетям водоснабжения под необходимым давлением, когда водопотребление увеличивается.

История водонапорных башен

Подобные конструкции применялись для подачи воды в сети водопровода давно. Водонапорные башни строились из кирпича, камня, требовали длительного срока возведения и тщательного утепления емкости с водой.

В 1936 году А. А. Рожновский создал конструкцию водонапорной башни из металла. Смысл состоит в использовании металлических деталей заводского изготовления, из которых собиралось гидротехническое сооружение. Монтаж осуществляется на строительной площадке за короткое время, в отличие от традиционных конструкций, строительство которых длилось более 6 месяцев.

Конструкция Рожновского не требовала устройства обогревающей системы, для которой использовалось дизельное топливо, что в предвоенное время и во время войны значило многое.

Кроме этого инженер создал не просто технологию упрощенной сборки деталей, но еще и разработал схему автоматического управления работой гидротехнического сооружения. Изначально конструкция предназначалась для использования на железнодорожных станциях, где паровозы заправлялись водой.

Работа инженера оценена в 1942 году. Рожновскому вручили Сталинскую премию «За изобретение ускорителя набора воды в паровозы», как гласит Постановление Совнаркома СССР от 10.04.1942г.

Но еще раньше Рожновского устройством водонапорных башен интересовался русский инженер Земсков П. И., работавший на строительстве Томской водопроводной системы. В 1906 году Земсков начал исследовать проблемы эксплуатации водонапорных построек на железной дороге. Земсков первым придумал, как модернизировать гидротехническое сооружение, чтобы не утеплять водонапорную башню на зиму. В 1924 году Земсков П. И, написал труд, где подробно описал техническое устройство водонапорного сооружения на основании исследований и расчетов.

Старая водонапорная башня

Элементы водонапорной башни Рожновского

В состав гидротехнического сооружения входят:

1. опорная часть (ствол башни)
2. резервуар для воды
3. наружные и внутренние лестницы или скобы с боковым ограждением
4. смотровой люк, находящийся на крышке резервуара
5. трубопровод, подающий и отводящий воду
6. переливное устройство, предотвращающее переполнение бака водой
7. приборы, контролирующие уровень воды в баке и передающие информацию дежурному диспетчеру
8. насосная станция

Резервуар

На водонапорной башне, используемой для водопроводных сетей малой протяженности, объем резервуара цилиндрической или прямоугольной формы варьируется в пределах нескольких десятков кубических метров.

Для водопроводной сети города или промышленного предприятия объемы резервуаров варьируются от ста до двухсот тысяч кубометров воды. Выбор величины бака зависит от объема предполагаемого потребления воды.

Водонапорные башни, изготовленные по типовому проекту, имеют резервуары объемом:

1. 15 кубических метров
2. 25 куб/метров
3. 50 и 160 кубометров

В отдельных случаях на опоре возможен вариант установки двух резервуаров, расположенных по отношению друг к другу на различной высоте. Такие варианты используются, когда башня обслуживает водонапорные сети с разным напором воды в каждой.

Опора

БР монтируется на опоре, выполненной из прочного металла или железобетона. Максимальная высота водонапорной башни редко превышает 30 метров. Если сооружение располагается в городской черте, его размер по вертикали должен соответствовать высоте рядом стоящих зданий и органично вписываться в архитектуру окружающего ландшафта.

1. Объема резервуара
2. Количества этажей в зданиях, куда подается вода

Баки с вместимостью воды в пределах 5 – 50 кубических метров, устанавливаются на опорные конструкции, от высоты которых зависит давление воды в водопроводной системе. Слишком высокая опора для бака потребует лишнего расхода энергии при работе насосов, поднимающих воду на определенную высоту, и может вызвать перепад величины давления в водопроводной сети, что приводит к ее неравномерной подаче в случае пиковой нагрузки на водопроводные сети или при тушении пожара.

Водопровод

Водопровод БР состоит из– подающей и отводящей магистрали. Некоторые башни оборудуют совмещенным подводяще-отводящим трубопроводом. Через подающую трубу вода наполняет резервуар. Отводящая магистраль предназначена для подачи воды в водопроводную сеть.

Вентиляционный люк

Вентиляционные люки необходимы для предотвращения создания вакуума внутри резервуара и обмена воздушных масс в отсеках бака, предназначенных для хранения запаса вода на случай аварий или пожара. Люк располагается рядом с подводяще-отводящими на перекрытии резервуара. Высота люков над плоскостью перекрытия не может быть ниже 20 см.

Насосная станция

Насосная станция предназначена для поднятия воды в резервуар из скважины или природного водоема и располагается на удалении от водонапорной башни. Станция накачивает воду в резервуар до тех пор, пока не поступит сигнал от датчика, установленного внутри бака. По мере расходования накопленной воды, ее уровень понижается. При достижении минимального значения срабатывает датчик и включает станцию на закачку воды.

В состав станции могут входить несколько насосов, осуществляющих постоянный забор воды при самом низком уровне подземных вод, щит управления и дизельный генератор, обеспечивающий бесперебойную работу станции при отсутствии централизованного электроснабжения. Если вода поступает в башню из открытого водоема, насосная станция строится на его берегу, выше уровня воды не менее чем на полметра.

Характеристики водонапорной башни из металла

Конфигурации водонапорной башни

Наименование	10 м 3	15 м 3	25 м 3	50 м 3	160 м 3
Объем бака:	10 куб. метров	15 куб. метров	25 куб. метров	50 куб. метров	160 куб. метров
Диаметр бака, мм:	2400	3020	3020	3020	3020
Общая высота, м	11,5 м	15,5 м	21,5 м	26,6 м	26 м
Масса, кг	2500	3100	5500	12000	26600

Фундамент

Фундамент для водонапорной башни выполняют из монолитного железобетона. Особые условия к возведению фундамента предъявляются, когда башня строится на промерзающих, слабых грунтах или в зонах с сейсмичностью не выше 6 баллов. На грунтах, где имеются карстовые образования, вечная мерзлота или имеется высокий уровень сейсмичности, строить водонапорные башни не разрешается.

Схема работы автоматики водонапорной башни

Принцип работы водонапорной башни

Механический принцип работы БР основан на гидростатическом равновесии. Жидкость своей тяжестью давит на ту, что находится в трубопроводе, заставляя ее двигаться, пока давление в резервуаре и трубах не станет одинаковым. Электронасосы позволяют наполнять резервуар водой и подавать ее по вертикальным и горизонтальным трубопроводам на значительные расстояния.

Когда емкость наполнена, электрооборудование перестает работать. В часы пик увеличивается водоразбор, насосная станция не справляется со своими функциями. Тогда срабатывает специальный клапан и в сеть водоснабжения подается резервный объем жидкости, пока станция не накачает необходимый объем.

Использование автонасоса аналогично взаимодействию гидротехнического сооружения с насосной станцией. Просто насос имеет небольшой размер, как и накопительный бак.

Назначение водонапорной башни

Водонапорные башни нужны для:

1. В сельском хозяйстве для водоснабжения животноводческих ферм, полива земель
2. В жилищной сфере для создания сети холодного водоснабжения в небольших поселках
3. Снабжение промышленных предприятий водой, если того требует технологический процесс

Водонапорная башня внутри

Обслуживание башен Рожновского

Срок службы БР – 30 лет при соблюдении правил эксплуатации, которые предписывают проводить техническое обслуживание сооружения раз в 3-4 года:

1. покраска
2. удаление ржавчины внутри бака с последующей промывкой и дезинфекцией
3. ликвидация трещин и течи
4. замена первого металлического кольца
5. уход за железнобетонным основанием

При обнаружении крена башни или протекании сварных швов эксплуатация башни прекращается, воду сливают и устраняют неполадки. Если гидротехническое сооружение эксплуатируется в сильный мороз (при – 35°C и ниже), требуется выполнить теплоизоляцию бака с электроподогревом..

Унифицированные железные башни Рожновского изготавливаются на основе ТП 901-5-29, утвержденного проектными организациями Советского Союза в семидесятых годах прошлого столетия. Согласно этому проекту башня содержит накопительный бак с объемом воды не более 50 кубометров. Высота опор не превышает 18 метров. Диаметр бака постоянный (3020 мм) и не зависит от объема.

Вопросы и ответы по водонапорным башням

Как узнать давление в водонапорной башне?

Для начала, Вам необходимо определить высоту подъема воды, использую формулу h=n*hэ, где n — число этажей в здании, а he — высота этажа.

Далее воспользуемся формулой Паскаля для определения давления на уровне Земли. P=ρ*g*H, где ρ — плотность воды, g — ускорение свободного падения тела, поднятого над землей, а H — высота водонапорной башни.

Применив эти две несложные формулы можно узнать какое давление в водонапорной башне на определенном этаже здания.

Из каких материалов делают водонапорные башни?

До 1936 года материалом для строительства водонапорных башен были: дерево, после кирпич. Сейчас водонапорные башни делают исключительно из металла.

Какой диаметр у водонапорной башни?

Диаметр опоры ВБР от 1 до 3 метров, а диаметр бака до 3 метров.

По каким нормам изготавливают водонапорные башни?

Водонапорные башни изготавливаются в соответствии с СНиП №2.09.03-85

Зачем нужна водонапорная башня?

Водонапорная башня используется для обеспечения водоснабжением ближайших зданий

Какая толщина металла у водонапорной башни?

Толщина ствола и купола одинакова, от 4 до 5 мм.

Чем заделать водонапорную башню?

Если свищ не большой, то на первое время можно вставить чопик. В любом случае не откладывайте ремонт, так как последствия обойдутся Вам в «копеечку».

Чем утеплить водонапорную башню?

Для предотвращения замерзания воды применяется утепление следующими материалами: минераловатная плита, листовая оцинкованная сталь, герметик (для швов).

Источник