Водонапорная башня

       Водонапорная башня – это гидротехническое сооружение, предназначенное для перекачивания и хранения воды. Существуют различные модификации и конструкции данного объекта, но всегда предполагается наличие объемного резервуара, монтированного на высоте, достаточной для эффективной прокачки всей системы подачи воды. Ключевой принцип работы – это передача жидкости от башни к потребителю в соответствие с законом сообщающихся сосудов.

      Прототипы, являющиеся прообразом современных водонапорных конструкций, известны с древности, но сооружения остаются актуальны и по сей день. Особенно в них нуждаются территории с ограниченным доступом к энергетическим ресурсам, например деревни, села, поселки.

Функционал и конструкционные разновидности водонапорных башен

      В соответствии с упомянутым ранее главным законом гидростатики жидкость заполняет все сообщающиеся сосуды в системе, занимая при этом одинаковый уровень (высоту). Соответственно, объекты, объединенные с водонапорной вышкой одним трубопроводом, считаются теми самыми сосудами. Чтобы в трубах поддерживалось необходимое давление, нужно обеспечить разницу высот этих сосудов. Правильное расположение ёмкости с водой предполагает высоту большую, чем у самой верхней точки расположения потребителя (последний этаж самого высокого дома).

      Соответственно, перед конструкторами стояла задача – установить резервуар башни на высоте, достаточной для эффективного функционирования системы водоснабжения. Расхождение во мнениях привело к тому, что сегодня известно множество инженерно-технических вариаций водонапорных башен.

В числе наиболее распространенных:

1. Кирпичная кладка (устаревший способ возведения). В этом случае элементы башни выкладываются из кирпича. 

2. Железобетонная. Использование ЖБИ позволяло создать качественные сооружения, традиционные для СССР, что могли содержать в резервуарах до 150 кубов воды.

3. На гиперболоидных опорах. Этот вид инженерных опор изобрёл русский специалист В.Г. Шухов. С конструкторской точки зрения сооружения данного типа сверхнадежны, а с дизайнерской – оригинальны (имеют определенную художественную ценность). Сам архитектор реализовал примерно 200 проектов данного типа. Сегодня метод все также актуален при возведении самых высоких построек.

4. На рамном каркасе из стали. Наиболее простые с точки зрения реализации проекты. При разработке таких сооружений могут быть выбраны любые конструкционные формы каркаса. Также возможно создание разборных опор.

5. Стальной бак переменного сечения. Два цилиндрических резервуара соединяются между собой, располагаясь на одной оси. Такую водонапорную башню называют еще башней Рожновского. Узкая труба играет роль опоры. В таком виде башня напоминает своей формой гранату старого образца (с ручкой). Подобные конструкции быстро изготавливаются и монтируются. Единственной проблемой является сложность транспортировки крупногабаритных элементов.

6. Различные индивидуальные резервуары. Речь идёт о проектах, разработанных и реализованных любым другим способом, вплоть до частных конструкций (резервуар для одного дома), но обязательно соответствующего нормативно-техническим требованиям, выдвигаемым относительно водонапорных башен.

Структура проекта водонапорной башни

      Независимо от способа возведения, башни имеют схожий набор функциональных элементов. Большее или меньшее их число, а также современность этих частей зависят от года возведения, качественного уровня подаваемой жидкости, высоты залегания грунтовых вод и т.д. В базовый набор узловых составляющих водонапорной башни входят:

1. Резервуар. Ёмкость, дно которой находится над самой высокой точкой забора воды. Она обязательно создаётся из материалов, устойчивых к постоянному воздействию воды и различных негативных природных факторов.

2. Опорная конструкция. Башня без опоры существовать не может. На архитектора возлагается задача по созданию надежной и внешне привлекательной опоры, в частности, когда речь идёт об установке башни в черте города наряду с другими архитектурными объектами. В советское время пришли к мысли о том, как легко и оригинально совместить сразу две функции – использовали стальную трубопроводную часть в качестве опоры.

3. Трубопровод(ы). Любой резервуар должен заполняться перед подачей воды в систему, а потому в конструкции башни присутствует два трубопровода. Подающая линия подводится от насосов через крышку ёмкости, а распределительная находится в нижней части резервуара и подключается к водоразбору. Напорная труба, отводящая воду, должна иметь большой диаметр (не менее 20 см).

4. Вентиляционный люк или шахта. В нижней части резервуара делают вентиляционный блок, за счет которого будет выравниваться давление внутри и снаружи.

5. Насосная станция. Это отдельная от водонапорной башни постройка, возводимая поверх скважины. За счет установленных под землёй насосов и прочего оборудования (системы и датчики, позволяющие автоматизировать рабочий процесс) подающий трубопровод эффективно перекачивает воду, заполняя резервуар до нужного (предельного) уровня.

6. Фильтрационные элементы. Распределение воды, особенно питьевой, без использования фильтров попросту недопустимо.

Функциональная значимость водонапорной башни

      Зачастую при установке водонапорных башен речь идёт о поднятии на высоту воды в объеме от 50 кубов. Потребителей у этого ресурса много и расходование осуществляется неравномерно. Классическая функция при этом может заключаться в снабжении водой тех районов, что остро нуждаются в ней (к примеру, дачных посёлков, где нет обычного водопроводного полива от централизованной системы).

     Однако существуют и другие функции, что могут выполняться таким сооружением:

• Стабилизация насосных станций. Если насосная станция будет подавать воду из скважины сразу в дома потребителей, то трубопровод и оборудование будут подвергаться частой перегрузке. Исключить поломки и аварийные остановки возможно, установив башню, что будет поддерживать давление, сохраняя функциональное состояние насосов.

• Выравнивание давления в системе. Защита от перегрузки – это не единственная польза для трубопроводной системы. Башня помогает усилить давление в самой подающей линии (на пути к потребителям). Не нужно расходовать мощность насосного оборудования для прокачки воды уже после её поднятия в резервуар.

• Наличие аварийного запаса воды. Поломка оборудование или профилактические работы не останавливают систему подачи воды, поскольку в сообщающихся сосудах перекачка осуществляется без приложения какой-либо внешней силы.

• Подготовка водных ресурсов к эксплуатации. Вода из скважины не всегда соответствует нормативным требованиям различных технических и санитарных регламентов. В связи с этим прокачка её через резервуар необходима, ведь на пути жидкости можно установить системы фильтрации, что позволяет добиться определенного уровня чистоты.

     Задача водонапорной башни предопределяет ряд её технических параметров: конструкция, высота, объем резервуара, расположение и т.д.

Заключение

     Техническая реализация системы с водонапорной башней актуальна как для обеспечения водой многочисленных потребителей, так и для индивидуального использования. Можно осуществить подключение сельскохозяйственных комплексов или жилых построек с целью экономии электроэнергии, расходуемой на поддержание давления в системе водоснабжения. При заказе инженерных работ или самостоятельной реализации проекта водонапорной башни всегда необходимо следовать регламентным требованиям, установленным относительно таких сооружений.