Фундаменты под водонапорную башню

Обновлено: 19.04.2024

Основные сферы применения унифицированных водонапорных башен. Общий вид башенной конструкции с монолитным железобетонным стволом системы Рожновского. Технические требования к выбору фундаментов и закладных деталей. Алгоритм расчета диктующей точки.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	22.04.2014
Размер файла	655,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Водонапорная башня -- сооружение в системе водоснабжения для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций.

Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, обычно цилиндрической формы, и опорной конструкции (ствола). 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.

Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки -- преимущественно из железобетона и стали. Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Одной из наиболее распространенных систем водонапорных башен является "Башня Рожновского", которая предназначена для регулирования расхода и напора воды в водонапорной сети, создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций. Башня Рожновского состоит из: бака, водонапорной опоры, крышки бака с люком для осмотра. Внутри стенки бака приварены скобы льдоудерживателя, а также скобы для спуска обслуживающего персонала. Для подъёма на башню существует наружная лестница с предохранительным ограждением. Объём башни - от 10 до 150 м. куб. Чаще всего резервуар водонапорной башни изготавливается прямоугольной или округлой формы, соотношение между диаметром и высотой которого зависит от индивидуальных архитектурно-строительных и технологических параметров. Объем резервуара, как и высота опоры, определяется согласно результатам расчётов водораспределительной сети. Для предохранения запаса воды от загрязнения и замерзания резервуар башни окружен специальной защитой. Поступление воды в башню осуществляется при помощи насосов.

Вода качается насосами из-под земли.

1. Технические данные, конструктивные решения

1.1 Назначение и область применения

Унифицированные водонапорные башни предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а также для водопроводов небольших предприятий и населенных пунктов.

Башни предназначены для регулирования неравномерного водопотребления, хранения ограниченного резервного и противопожарного запасов воды.

Выбор объема башни и высоты ствола обосновывается технологическим расчетом при проектировании систем водопровода.

Башни рассчитаны для строительства в районах c 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 применение башен в районах с особыми условиями строительства (вечная мерзлота, карстовые явления, высокая сейсмичность и т.д.).

Башни предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6°С преимущественно из буровых скважин. Для эксплуатации башен в районах с расчетной зимней температурой ниже минус 20°С необходимо обеспечивать, как минимум, двукратный водообмен в сутки.

Водонапорные башни оборудуют:

· центральным подводяще-разводящим стояком диаметром 300. 400 мм, используемым для наполнения и опорожнения бака;

· переливным стояком диаметром 150. 200 мм, предназначенным для предотвращения переполнения бака;

· запорной арматурой (ручные или электрифицированные задвижки, тип которых определяется в зависимости от назначения башни и местных условий), устанавливаемой в утепленной подземной камере или в специальном колодце;

· датчиками уровня воды в баке, передающими информацию на диспетчерский пункт.

· В качестве молниеприемника используют стальной бак, соответствующим образом заземленный.

Водонапорные башни, будучи высотными сооружениями, играют важную роль в создании архитектурного облика промышленного предприятия, промышленного узла или населенного пункта. При удачном решении башня может быть архитектурным акцентом, улучшающим облик всей окружающей застройки.

1.3 Конструктивное решение

Основные конструктивные элементы водонапорной башни -- бак, ствол и фундамент. Практика эксплуатации водонапорных башен показала, что устройство шатра необязательно: при наличии обмена воды в баке она не промерзает; если начинает замерзать, то на внутренней поверхности бака образуется слой льда, служащий теплоизоляцией и препятствующий дальнейшему замерзанию ее.

Наиболее опасные для промерзания места -- центральный подводяще-разводящий стояк и узел его соединения с баком. Вследствие этого стояк проектируется утепленным. Теплоизоляцию стояков выполняют из минераловатных плит.

Бак применяется стальной сварной, цилиндрический с коническим днищем. В составе проекта бака предусматриваются: наружная лестница (с ограждением из дуг) для подъема на покрытие бака, люк и стремянка для спуска в бак, перильное ограждение по периметру покрытия бака; в баке -- трубы для вентиляции.

Наружная и внутренняя поверхность бака защищаются от коррозии. Внутренняя поверхность покрывается противокоррозионными составами.

Бак изготовляют из стали марки ВСтЗпс2 по ГОСТ 380--71* по ТУ 14-1-3023-80*, принимая для них листовую сталь толщиной 10 мм (в зависимости от расчета).

Ствол выполняется из монолитного железобетона. Башни с монолитным железобетонным стволом представляют собой вертикальную цилиндрическую оболочку, возводимую в подвижной или переставной опалубке. Форма ствола -- вертикальная цилиндрическая оболочка. Фундамент выполняется из монолитного железобетона, состоит из полой цилиндрической части, в объеме которой размещается камера для запорной арматуры и кольцевой (для малых башен) фундаментной плиты. Для башни с баком небольшой вместимости камеру для запорной арматуры располагают в специальном колодце рядом с башней.

Подземная камера не отапливается, но перекрытие над ней проектируюется утепленным. В камере предусматриваются две трубы для вентиляции -- приточной и вытяжной, с заслонками, закрываемыми в зимнее время.

Расчет башен производится на следующие нагрузки:

· постоянную, включающую в себя вес конструкции бака, ствола, фундамента и грунтовой засыпки над консольной частью фундаментной плиты;

· длительную - от воздействия воды, заполняющей бак;

· кратковременные - от воздействия ветра и снега.

Мною выбран типовой проект Водонапорная башня "Рожновского" ВБР-25-9. объём бака составляет 300 м3 , диаметр - 2600 мм. Высота опоры составляет 24 м, диаметр 1020 мм.

Рисунок 1 - Общий вид башни со монолитным железобетонным стволом системы Рожновского. 1 - напорно-разводящий стояк. 2 - железобетонный ствол. 3 - стальной бак. 4 - стальные лестницы. 5 - переливная труба. 6 - фундамент. 7 - напорный трубопровод. 8, 9 - переливная и сливная труба соответственно.

2. Устройство фундамента

2.1 Технические рекомендации по подготовке фундаментов и закладным деталям

Подготовку фундамента водонапорной башни необходимо осуществить согласно действующему типовоу проекту 901-5-29, «УНИФИЦИРОВАННЫЕ ВОДОНАПОРНЫЕ СТАЛЬНЫЕ БАШНИ Заводского изготовления (системы Рожновского) Вместимостью 15, 25, 50 м3, высотой опоры 12, 15, 18 м».

При подготовке фундамента необходимо учитывать особенности грунта и рекомендуется предварительно провести самостоятельные геологические изыскания, с привлечением проектной организации.

Фундамент круглый, диаметр - 5 м. Глубина - 2,0 м.

Выстойка фундамента должна осуществляться не менее 25-28 дней, для набора необходимой прочности. При подготовке армирования в армокаркас должны быть конструктивно включены закладные детали. Диаметр фундамента водонапорной башни - 5 000 мм. Размер закладных - 200х350 мм. Закладные располагать таким образом, чтобы ствол водонапорной башни по дуге проходил через условную середину закладных.

Рисунок 2 - План фундамента водонапорной башни

3. Водонапорная башня

Водонапорная башня состоит из следующих основных элементов: водонапорного бака 1 и поддерживающей конструкции 2.

Полезную емкость бака W и высоту поддерживающей конструкции, или высоту башни Н (измеряемую от поверхности земли до низа днища бака), определяют путем расчета. Эта высота зависит от рельефа местности, этажности обслуживаемых зданий и гидравлических потерь напора в водопроводной сети. Величины W и Н меняются в широких пределах. Емкость резервуара может быть от нескольких десятков до нескольких сотен кубических метров. Высоту водонапорной башни обычно принимаем 24 м. Башню строят на естественной возвышенности, и высоту башни тогда можно снизить до нескольких метров, а в ряде случаев водонапорную башню можно заменить водонапорными резервуарами.

Рис. 3. Варианты водонапорной а -- шатровая; б и в -- бесшатровые; 1 -- резервуар; 2 -- поддерживающая конструкция; 3 - шатер; 4 -- проход; 5 -- лестница; 6 -- поддон; 7--фундамент

Для наблюдения за исправностью соединений труб и за состоянием теплоизоляционного материала в кожухе делаем смотровые люки. Для спуска в бак с целью его осмотра устраиваем лестницы.

Поддерживающие конструкции водонапорных башен сооружают из различных материалов: железобетона, металла, кирпича и дерева.

Наиболее распространены в настоящее время железобетонные башни. Опорная часть имеет форму или сплошного железобетонного цилиндра или колонн, соединенных для жесткости поперечными связями. Резервуары в них выполняют чаще всего железобетонные, реже стальные. По типовым проектам института «Гипротрансстрой» сооружают железобетонные водонапорные башни из сборных элементов для емкостей в 80, 120, 160, 200, 250 и 300 м3. высотой 10, 12, 14, 16 и 20 ж.

Необходимую емкость водонапорного бака W определяют по формуле:

где Wак -- аккумулирующая емкость; Wн -- емкость для хранения неприкосновенного противопожарного запаса воды.

Аккумулирующую емкость баков: бак в системах водопроводов определяют в зависимости от режима поступления воды в бак и расхода воды из него. Вода в водонапорные баки подается насосами.

Режим потребления воды характеризуется изменением расхода воды по часам суток.

Аккумулирующая емкость баков определяется посредством таблиц или совмещенных графиков водопотребления и подачи воды насосами.

Ниже дается пример определения аккумулирующей емкости водонапорных баков этими методами.

При определении объема водонапорного бака к аккумулирующей его емкости необходимо прибавлять неприкосновенный противопожарный запас воды, рассчитанный для населенных мест: на 10-минутную продолжительность тушения одного внутреннего и одного наружного пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Для промышленных предприятий должен содержаться запас воды на 10-минутный период тушения пожара внутренними пожарными кранами, а также спринклерами и дренчерными установками при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды.

Рис. 4 . Схема определения высоты водонапорной башни и напора

По данным расчетов водопроводной сети определяют напор, который должны развивать насосы и высоту водонапорной башни.

Высоту водопроводной башни определяют, исходя из условия! чтобы при питании из башни был обеспечен требуемый свободный напор в наиболее удаленной (диктующей) точке при низком уровне воды в баке.

где Нб -- высота водонапорной башни от поверхности земли до днища бака, м; Zа и Z6 -- геодезические отметки поверхности земли соответственно в точке а и месте расположения водонапорной башни 6"; в процессе проектирования эти отметки определяют по горизонталям, нанесенным на генплане объекта; Z -- сумма потерь напора в участках сети по направлению от б водонапорной башни до точки а в период наибольшего расчетного водопотребления, м вод. ст.

Сумму потерь напора определяют путем расчета водопроводной сети; Нсв -- требуемый свободный напор, м вод. ст.; это наименьший допускаемый свободный напор над поверхностью земли в диктующей точке, определяемый по СНиПу. Для сетей промышленных водопроводов требуемые свободные напоры определяют путем расчета внутренних водопроводных систем.

Диктующей точкой называют точку, ориентируясь на которую, получают наибольшую расчетную высоту водонапорной башни, а в безбашенной системе -- высоту подъема воды насосами. Чтобы найти диктующую точку и определить необходимую высоту водонапорной башни по формуле, необходимо производить расчеты с последовательной ориентировкой на различные точки объекта.

В простейшем случае, когда территория объекта горизонтальная и наибольший свободный напор требуется в точке, наиболее удаленной от водонапорной башни.

Необходимую высоту водонапорной башни можно определить путем построения профилей и пьезометрических линий по трассам водопроводных линий сети.

Для определения полной высоты подъема воды насосами Нп пользуются формулой:

где Z0 -- геодезическая отметка низкого уровня воды в источнике, из Которого насосы забирают воду, м; Z6 -- геодезическая отметка поверхности земли у водонапорной башни, м; Нв -- высота водонапорной башни от поверхности земли до днища бака, м; Н6 -- высота слоя воды в баке от днища до верхнего уровня воды, м; Нс -- сумма потерь напора для преодоления сопротивлений во всасывающих трубах (с арматурой), м; Нв -- сумма потерь напора в водоводах, м.

водонапорный башенный железобетонный монолитный

где Нг -- наибольшая геодезическая высота подъема воды насосами, равная разности геодезических отметок высокого уровня воды в баке и низкого расчетного уровня воды в источнике R, м.

Вводя обозначение суммы потерь напора в водоводе и во всасывающей трубе Н= Нс + Неи производя замену в формуле (40'), получим расчетную формулу для определения На в более общем виде:

Итак, полная высота подъема воды насосами (или полный напор насосов) слагается из геодезической высоты подъема воды и суммы потерь напора во всасывающих и напорных трубах.

Формулы для определения высоты водонапорной башни и высоты подъема насосов, полученные при рассмотрении схемы, применимы как к более простым, так и к более сложным системам водоснабжения и являются общими.

Прозоров Н.В., Николадзе Г.Н., Минаев А.В., “Гидравлика водоснабжения и канализация”. - М., Высшая школа, 1991 г.

Калицин В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М., “Гидравлика водоснабжения и канализация”. - М.: Стройиздат, 1980 г.

Лукиных А.А., Лукиных Н.А., “Таблица для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров”. - М. Стройиздат, 1975 г.

Шевелев Ф.А., Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластиковых и стеклянных водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1973 г.

СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1985 г.

СНиП 2.04.03.-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стойиздат, 1985 г.

Подобные документы

Основы автоматизации систем водоснабжения зданий. Основной принцип действия электронного датчика. Конструктивные элементы водонапорных башен. Типовой проект башни с кирпичным, с монолитным железобетонным стволом, из сборных железобетонных колец.

контрольная работа [1,5 M], добавлен 26.01.2011

Технологические требования к конструкции деталей. Литье под давлением. Формообразование деталей методом литья по выплавляемым моделям. Технологические особенности конструирования пластмассовых деталей. Изготовление деталей из термореактивных пластмасс.

учебное пособие [55,3 K], добавлен 10.03.2009

Методика расчета и проектирования водопроводной сети для города и промышленного предприятия. Выбор места расположения головных водопроводных сооружений и башни. Определение суточных расходов воды и их режимов, емкостей водонапорной башни и резервуаров.

курсовая работа [309,1 K], добавлен 04.06.2010

Общие сведения о подшипниках скольжения, их классификация и типы, функциональные особенности и сферы применения. Особенности работы и методика расчета, конструкции и материалы деталей. Статическая и динамическая грузоподъемность подшипников, их оценка.

презентация [374,9 K], добавлен 24.02.2014

Особенности технологического процесса плазменного нагрева, плавления вещества, сварки и наплавки деталей, напыления и резки материалов. Физические основы получения и применения светолучевых источников энергии. Технологические особенности излучения ОКГ.

реферат [2,1 M], добавлен 14.03.2011

Общее описание, назначение и сферы применения фужера на 150 мл, особенности конструкции данного изделия и требования, предъявляемые к нему. Выбор и обоснование типа производства, определение расхода необходимых материалов, технологические операции.

дипломная работа [217,3 K], добавлен 17.04.2011

Разработка технологического процесса изготовления детали, конструкции штампа для разделительных операций, себестоимости изготовления детали по элементам затрат. Основные технологические требования к конструкции плоских деталей. Разрезка листа на полосы.

Для решения проблем с бесперебойным водоснабжением водонапорная башня системы Рожновского – оптимальный вариант. Изобретение советского инженера на протяжении нескольких десятилетий доказывает свою практичность и функциональность в сфере ЖКХ, агропромышленности и лесохозяйствах. Купить башни Рожновского по выгодной цене с сопутствующими работами по монтажу водонапорных башен предлагает Завод «ТагМаш». Предприятие находится в Таганроге, однако мы занимаемся установкой, утеплением ВБР в Москве, России, городам СНГ.

Установка и монтаж водонапорной башни Рожновского: что входит в перечень услуг

Чтобы конструкция оставалась устойчивой и обеспечивала нормальный напор воды при высоких трафиках потребления или при выходе из строя электронасосов станции, необходимо проведения следующих работ:

Подготовка: оценка состояния грунта с учетом специфики климатической зоны. В инженерных расчетах, которые отражаются на чертежах башни Рожновского, учитываются температурные колебания, сейсмическая активность, уровень осадков в регионе.
Фундаментные работы, от которых напрямую зависит устойчивость и надежность конструкции.
Транспортировка башни ВБР на объект и ее сборка.
Монтаж водонапорной башни в соответствии с требованиями безопасности. Башни Рожновского в Москве и других мегаполисах требуют тщательного соблюдения технологий установки, поскольку любое отклонение чревато риском повреждения зданий, находящихся в непосредственной близости.

Почему стоит заказать обустройство фундамента для ВБР в «ТагМаш»

Требования, выдвигаемые к обустройству фундамента, зависят от:

близости к поверхности природного источника воды;
размера и веса башни Рожновского;
материала изготовления конструкции;
особенностей грунта на строительной площадке, где планируется монтаж ВБР;
специфики климата в регионе.

Занимаясь производством водонапорных башен Рожновского «под ключ», наше предприятие обеспечивает работы полного цикла. Конструкция сразу изготавливается с учетом специфики местности, в качестве материала изготовления используется листовая сталь (СТ3СП5, 09Г2С), поэтому монтажные работы, в том числе и заливка основания, проводятся быстро и согласно нормам ГОСТ.

Водонапорная башня системы Рожновского – не являются принципиально новым изобретением. Разнообразными сельхозпредприятиями, сферой ЖКХ и прочими организациями на практике они используются уже несколько десятилетий.

Завод ТагМаш специализируется на изготовлении подобного оборудования высокого качества. Мы обеспечиваем полный цикл производства, доставку, монтаж и обслуживание по Москве, Московской области, другим регионам России, а также странам СНГ. Если вы решите купить башню Рожновского, то сможете эффективно организовать процесс регулирования и расхода напора воды, ее хранение, образования запасов, выровнять график работы насосных станций.

Водонапорная башня системы Рожновского 15 м 3

Водонапорная башня системы Рожновского 25 м 3

Водонапорная башня системы Рожновского 50 м 3

Водонапорная башня системы Рожновского 160 м 3

Фундаментные работы для водонапорной башни Рожновского

Демонтаж, монтаж Водонапорной башни Рожновского

Утепление водонапорной башни Рожновского

Водонапорная башня системы Рожновского 15 м 3

Запрос цены

Водонапорная башня системы Рожновского 25 м 3

Запрос цены

Водонапорная башня системы Рожновского 50 м 3

Запрос цены

Водонапорная башня системы Рожновского 160 м 3

Запрос цены

Фундаментные работы для водонапорной башни Рожновского

Запрос цены

Демонтаж, монтаж Водонапорной башни Рожновского

Несмотря на практичность и долговечность водонапорные башни системы Рожновского периодически нуждаются в замене. Завод «ТагМаш» предлагает услуги по демонтажу старых конструкций и производству, подготовке к монтажу новой ВБР различной емкости.

Запрос цены

Утепление водонапорной башни Рожновского

Водонапорные башни системы Рожновского несмотря на отличные технические характеристики имеют ряд ограничений по установке. Так, монтаж ВБР невозможен в условиях «вечной мерзлоты», где погодные условия не позволяют поддерживать жидкое состояние воды. В климатических условиях, где столбик термометра часто опускается от – 20 до от – 30 градусов целесообразно заказать утепление водонапорной башни Рожновского, чтобы не повредить конструкцию в период сезонных морозов и обеспечить достаточный запас жидкости на случай возникновения аварийной ситуацией с водоснабжением.

Запрос цены

Башни Рожновского в Москве

Стальные водонапорные башни являются унифицированными изделиями, на заводе ТагМаш они производятся в строгом соответствии с отраслевыми стандартами из материалов высокого качества, проходят тщательные проверки и тестирования, благодаря чему вы можете быть уверены в надежности и долговечности нашей продукции. В зависимости от потребностей и целей заказчика башня ВБР выпускается объемами 10м3, 15м3, 25м3, 50м3, 160 м3.

Производственная база предприятия, где осуществляется разработка, конструирование, производство и тестирование продукции располагается в г. Таганрог, однако благодаря развитой логистической сети мы осуществляем оперативную доставку и монтаж ВБР в Москву, Московскую область, а также другие города РФ и СНГ. Помимо описываемых изделий в производственную программу ТагМаш входит широкий спектр емкостного и накопительного оборудования (резервуары для воды, нефтепродуктов, санитарных вод и пр.), любые виды металлоконструкций.

Что собой представляют башни Рожновского?

Описываемые водонапорные башни являются сварными листовыми конструкциями. Традиционно они состоят из резервуара различной емкости и ствола, на котором он держится.

Принцип работы башни Рожновского предельно прост, он основан на основном законе гидростатики – принципе сообщающихся сосудов, согласно которому жидкость стремится достичь одинакового уровня во всех из них. Описываемые изделия производятся по типовым проектам, ориентировочный перечень узлов, входящих в ее конструкцию представлен на чертеже ниже. Однако в зависимости от следующих факторов она может усложняться (упрощаться) или дополняться:

качество воды;
уровень пролегания водоносного горизонта;
ориентировочное потребление воды;
тип обслуживаемой конструкции;
индивидуальные пожелания заказчика.

Рис.1. Устройство водонапорной башни Рожновского

Применение и преимущества использования

Использование описываемого оборудования оправдано при следующих условиях:

неравномерное потребление воды в течение суток;
существует потребность в создании определенного запаса воды;
использование электронасосов затруднено в связи с возможными перебоями в подачи электроэнергии;
обширная численность водопотребителей и пр.

К достоинствам башни Рожновского ВБР производства завода ТагМаш можно отнести:

надежность и продолжительность эксплуатации (несколько десятилетий);
простота обслуживания;
легкость монтажа;
полная независимость от систем электроснабжения;
простота утилизации.

При оформлении заказа на данный вид оборудования его производство осуществляется в течение 5 дней, также возможен выезд специалистов на место монтажа для проведения оценки грунта, подготовки фундамента и осуществления прочих подготовительных работ. При этом заказчику необходимо указать требуемую толщину металла, диаметр и высоту ствола, бака.

Насколько целесообразно устанавливать индивидуальный накопительный бак? Как построить водонапорную башню на собственном участке? Какие формулы следует применять для расчёта диаметра трубы и расхода воды? Какой выбрать фундамент? Обо всём этом расскажет наша статья.

В предыдущей статье мы рассказали о конструкциях, типах и функциях водонапорных башен (ВБ). Когда речь идёт о водоснабжении целого района или посёлка, установка такого серьёзного сооружения безусловно оправдана. Но будет ли она полезна частнику?

В каких случаях целесообразна установка собственной водонапорной башни

При подключении к городскому водопроводу. Частный сектор с садами и огородами — стабильный и мощный потребитель воды, поэтому в пик сезона часто наблюдается падение давления в трубах.
При наличии значительных площадей, подлежащих поливу. Запас воды позволит обеспечить своевременный полив и выдержать технологию выращивания растений.
При занятии животноводством. Этот вид деятельности требует постоянного расхода чистой воды. В резервуаре вода будет отстаиваться и подогреваться естественным образом.
При нестабильном водо- и электроснабжении. Вы сможете наполнять собственную башню во время наилучшего давления (напряжения), например, ночью. Установка простой автоматики обеспечит работу системы водоснабжения в автономном режиме.
При использовании собственной скважины. ВБ позволит сэкономить электроэнергию и ресурс насосной станции благодаря оптимальному режиму работы.

Простой анализ показывает, что своя водонапорная башня не странная прихоть, а во многих случаях — насущная необходимость. Уменьшенная в десятки раз, она станет залогом надёжной работы насосов и постоянного бесперебойного водоснабжения отдельно взятого хозяйства или дома.

Как рассчитать водонапорную башню

Речь пойдёт скорее не о полноценной водонапорной башне, а о гравитационной гидравлической системе на её основе. Известное нам правило — «дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления» — говорит о том, что достаточно установить резервуар на определённом уровне, который нетрудно вычислить.

Примечание. Исходным условием является наличие источника — собственной скважины с установленной насосной станцией или подключения к городскому водопроводу.

Допустим, имеется два потребителя — огород и коровник. Первый находится в 35, а второй в 25 м от источника. При этом поилки в коровнике установлены на уровне 1 метр. Полив огорода осуществляется с уровня земли. Ветки трубопровода имеют минимальный общий участок магистрали (т. е. расходятся близко к резервуару).

Выясняем потребление воды

От этого показателя напрямую зависит объём резервуара. Здесь имеют место скорее не расчёты, а наблюдения. Необходимо установить счётчик воды на насосную станцию (источник) и опытным путём установить ежедневный расход. Допустим, средний расход составил 5 куб. м/сутки. Объём резервуара должен быть на 20% больше, принимаем 6 куб. м.

Рассчитываем высоту установки резервуара

Для выдержки давления значение имеет не только перепад высот, но и отдалённость потребителя от источника. 1 м перемещения воды по вертикали равен 15 м по горизонтали. То есть, для того, чтобы эффективно переместить «самотёком» воду на 15 м по горизонтали, необходим перепад в 1 м. В этом случае по совокупности вычисляется не длина, а сечение трубы. За расчётную берётся максимальная длина одной ветки трубопровода.

Расчётная высота столба для первой ветки ( Нст1 ) будет равна:

Вторая ветка (коровник) имеет перепад уровня на повышение (поилки) и это необходимо учесть.

Расчётная высота столба для второй ветки ( Нст2 ) будет равна:

Несмотря на то что второй потребитель располагается ближе, ему требуется более высокий столб из-за перепада уровней. Общее расчётное значение — наибольший показатель, т. е. 2,66 м. Добавляем 15% запаса и принимаем Нст = 3 м .

Расчёт показывает, что при данных условиях дно резервуара должно находиться на уровне 3 м, при этом начальное давление в системе (на дне бака) будет равно:

Р = рхgхh , где
р — плотность воды (1000 кг/куб. м)
g — ускорение (9,8 м/с²)
h — высота водяного столба
Р = 1000 х 9,8 х 3 = 29400 Па = 0,294 Мпа = 0,3 бар

Рассчитываем диаметр трубы

Здесь всё немного сложнее. Необходимый диаметр вычисляется через скорость потока и расход воды. По закону Торичелли:

V² = 2gh , где V — скорость потока, и h — высота столба получаем:
V² = 2 х 9,8 х 3 = 58,8
V = квадр. корень из 58,8 = 7,66 м/сек

Вычисляем сечение трубы 50 мм по формуле S = Пr² :

Вычисляем расход воды ( R ) по формуле R = SV :

R = 0,0019625 х 7,66 = 0,015 куб. м/сек = 15 л/сек = 900 л/мин

Если расход воды в час известен заранее, то диаметр трубы можно рассчитать по формуле:

D = 2 квадр.корень из S/П, где S = R/квадр.корень из 2gh

В нашем случае расход воды 900 л/мин вполне приемлем — весь запас можно сбросить за 6–10 мин. При этом диаметр трубы 50 мм не должен уменьшаться.

Личность я увлекающаяся, и мои интересы всё время меняются. Летом, в Одессе , я пересчитала все арки города . Вернувшись с Украины , мы стали ездить по разным заброшенным усадьбам Ленинградской области. А сейчас моей страстью стали старинные водонапорные башни . Одни названия таких башен завораживают: от народного - "водокачка" до "гидробашни" или таинственного - "Водовзводная башня Инка ". Мы уже осмотрели несколько башен Санкт-Петербурга и области.

И после их осмотра у меня родилось много вопросов.

1) Зачем были нужны водонапорные башни, если в начале ХХ века, когда их массово строили, уже существовали насосы, способные перекачивать воду по трубам?
2) Почему старинные водонапорные башни имеют такую разную форму?
3) Почему зимой вода в резервуарах башен не замерзает?
4) Почему сейчас эти башни не используются по назначению и большей частью заброшены?

Я изучила доступные источники и хочу по-дилетантски поделиться информацией с вами. Так что, если вы и так знаете ответы на эти вопросы, можете статью дальше не читать. Или, наоборот, поделиться в комментариях своими знаниями.

История водонапорных башен в России началась в 1519 году в Пскове, где был построен первый в стране водопровод (хотя в Москве водопровод появился лишь в 1631 году). Но большое количество водонапорных башен появилось в России в 18 веке, что связано с развитием самотечных водопроводных систем. Особенно активное строительство наблюдалось в окрестностях Санкт-Петербурга, где были возведены и успешно функционировали гидротехнические сооружения в резиденциях Петра Первого в Петергофе, Стрельне и Царском Селе. Построенный в 1793 году Таицкий водовод , который обеспечивал водой Царское Село, представлял собой один из самых крупных инженерных сооружений того времени в Европе. Период конца 19 - начала 20 века ознаменовался появлением новых технологий, что привело к строительству башен, оснащенных насосами для равномерной подачи воды.

Зачем же были нужны башни, если в начале XX века насосы, способные перекачивать воду по трубам, уже существовали? Причин было несколько. Во-первых, для городского водопровода мощности таких насосов было недостаточно; во-вторых, создание и применение таких насосов было экономически нецелесообразно, так как потребление воды в течение суток неравномерно. Поэтому маломощный насос в пик потребления просто не успевал бы закачивать воду в систему, а мощный насос очень нерационально расходовал бы ресурсы. Ведь старые насосы имели всего два режима работы — "включено" и "выключено". Поэтому и строились водопроводные башни. Их принцип работы очень прост и основан на давлении, которое создает столб жидкости. Поэтому уровень, на который устанавливается бак для воды в башне, должен быть выше самого высокого здания, в которое будет подаваться вода.

Старинные башни различны и по материалам, из которых они изготовлены; и по количеству углов в основании, и по числу ярусов. При возведении водонапорных башен в России часто использовали комбинированные материалы: кирпич и древесину. Из кирпича, как из более прочного материала, строили ствол водонапорной башни, а из дерева - верхний этаж. Древесина была легче, а еще её использование обуславливалось наличием в России холодных зим. Количество возможных вариаций этих построек показано в таблице.

Читайте также: