Водонапорная башня: устройство, типы, принцип действия

Система автономной подачи воды включает несколько основных элементов: насосную установку, водонапорную башню, систему трубопровода для отправки воды по объектам водоснабжения.

Каждый элемент схемы взаимосвязан и обязан работать «как часы», чтобы нужное количество технической или пищевой жидкости поступало в пункты «выдачи». К ним относятся частные домовладения, поселки дачного типа, объекты промышленности или в другие постройки различного назначения. Роль водонапорной башни в данной системе — создание необходимого давления для воды, поступающей из накопительной тары в трубопровод.

Функции гидротехнического оборудования

Водонапорная башня необходима для создания автономной системы подачи воды. Она выступает в роли насоса, создающего нужное давление жидкости для ее подачи в трубы или накопительные резервуары, смонтированные на определенной высоте от мест распределения (потребления). Мощность водонапора зависит от высоты расположения контейнеров.

Максимально допустимая высота резервуара — 35 м. И выполняет она три основные функции:

Обеспечение поступления жидкости в систему труб под необходимым давлением. Оно определяется высотой расположения контейнера.
Равномерное распределение подачи технической или пищевой жидкости при высоком показателе одновременного расхода воды.
Обеспечение резервного запаса воды при возникновении аварийных ситуаций на основной станции водоснабжения. А также при экстренном отключении электроэнергии в системе постоянного обеспечения воды.

Насосные станции с водонапорными башнями устанавливают вблизи источника воды. В его роли выступает скважина или водохранилище. Поступление жидкости в емкость обеспечивает специальное оборудование, работающее от электросети.

Устройство и особенности сооружений

Башни могут быть каменными, деревянными или металлическими. При этом любая конструкция включает ряд обязательных элементов:

фундаментальная опора, выполненная из монолита или железобетона;
опорный колонны;
контейнер для хранения воды;
подводящая труба для заполнения контейнера жидкостью с помощью насосной установки;
система труб для подачи воды с необходимыми кранами и запорной арматурой;
блок управления подачи жидкости в резервуар (механическое или автоматическое управление).

Дополнительно в конструкцию добавляют внутренние датчики давления. Они показывают максимально и минимально допустимый уровень жидкости. А также включают и выключают автоматически насосное оборудование по показателям.

Внешне башни защищаются от осадков. Своеобразный шатер закрывает верх от попадания мусора, дождя, снега или птиц внутрь башни. А стенки выполняют роль защиты от промерзания в зимний период.

Обязательно предусматривается смотровая площадка и люк сверху водонапорной вышки, чтобы проводить осмотр технического состояния постройки, а также чистку изнутри при необходимости.

Как работают башни?

Принцип работы любого типа водонапорной башни одинаков. Он состоит из нескольких этапов:

Вода выкачивается насосными агрегатами из глубинных скважин или других источников водоснабжения. Жидкость передается по подающей трубе в контейнер.
Из накопительного резервуара жидкость под нужным напором, регулируемым высотой установки башни, идет в трубы системы подачи воды конечному потребителю.
При низком уровне использования воды. К примеру, в ночное время в дачном поселке, резервуар постепенно заполняется. Когда жидкость доходит до максимально допустимого уровня, насос по команде от датчика останавливает подачу воды.
Наполненная жидкость в период водопотребления постепенно заканчивается. Когда вода доходит до минимально допустимого уровня, датчик отдает команду насосу на заполнение емкости.
При аварийной остановке подачи электричества, когда насос перестает работать, потребители получают «резервную» воду. Она распределяется по трубам благодаря внутреннему давлению.

Работоспособность гидротехнического сооружения должна проверять ответственная организация, имеющая доступ на починку или установку водонапорных башен. Собственноручный ремонт противоречит техники безопасности эксплуатации гидротехнического оборудования.

Основные виды водонапорных башен для водоснабжения различных объектов

Водонапорные башни существуют с конца 19 века. Конструкции и особенности строений менялись и модернизировались с годами. Но принцип работы сохранялся. Сейчас встречаются следующие типы водонапорных резервуаров:

Каменная (кирпичная) водонапорная башня. Новых конструкций такого типа уже не строят. Последний раз конструкцию возводили в 1885 году. Но сами резервуары сохранились и даже работают.
Железобетонные башни возводили в период СССР. Объем одной емкости доходил до 150 м³. Хранилась техническая вода для различных бытовых нужд.
Металлические водонапорные башни — самый распространенный вид резервуаров. Они различны по объему, имеют разные опоры и способны хранить не только техническую жидкость, но и питьевую воду.

Деревянные водонапорные башни не производят. Древесина быстро вступает в реакцию с водой. На поверхности таких резервуаров образуются грибки и плесень, заражающие воду.

Подтипы металлических водонапорных башен

Водонапорные конструкции из металла вмещают до 25-30 м³ жидкости. Они обладают высокой скоростью возведения, а также универсальностью и прочностью. Всего выделяют 4 подтипа металлических башен:

Призматическая модель состоит из нескольких вертикальных ферм. Они используются для создания высокой конструкции. Конечная высота башни зависит от количества установленных резервуаров (ферм).
Пирамидальный вариант используется при высоте основания от 25 до 40 м. А также при малых размерах самого бака. Ширина верхнего основания конструкции соответствует диаметру резервуара. Габариты опоры и количество стоек рассчитывает конструкторский отдел. Они должны обеспечивать максимальную устойчивость всей конструкции.
Башни системы Шухова появились в конце 19 века. Их опора состоит из сетчатой металлической конструкции. К достоинствам такой модели относят ее легкость. Но проводить монтаж башни Шухова намного сложнее, чем призматической или пирамидальной.
Башни-бочки. Распространенные модели, соединяющие в себе саму башню и цилиндрический металлический резервуар. Сам цилиндр выполняется из листовой стали, он же устанавливается на фундамент при помощи опор и служит накопительной емкостью.
Башни Рожновского. Наиболее популярный тип водонапорных башен, разработанный инженером Рожновским в 1972 году. Конструкция башни состоит из резервуара для воды объемом до 50 кубометров, установленным на опорный ствол высотой до 18 м. Также сегодня применяются башни с резервуаром 160 кубометров, установленным на опорный ствол увеличенного диаметра. По опорному стволу проложен водопровод, который состоит из подводящей трубы, подключенной к насосной станции, и отводящей трубы, которая подает воду потребителям.

Если требуется работа водонапорной станции в холодное время года, ее дополнительно оснащают системой обогрева. При этом источник воды не должен замерзать (к примеру, глубинные скважины). Трубопровод для зимнего варианта прокладывают под землей и утепляют.

Изготовление и монтаж водонапорных башен

Сегодня монтируются преимущественно водонапорные башни Рожновского. Они имеют унифицированную конструкцию, параметры которой утверждены стандартом. Это позволяет обеспечить быстрое промышленное изготовление гидротехнических сооружений с требуемыми характеристиками при сравнительно небольших расходах.

Технология ее изготовления и монтажа включает такие основные этапы:

Изготовление резервуара из листовой стали заданной толщины, приварка люков, лестниц, ограждений, других технологических элементов.
Изготовление конструкции опорного ствола с технологическими элементами.
Организация транспортировки резервуара и опорного ствола на место монтажа.
Подготовка фундамента и установка на нем опорного ствола. Для закрепления и надежной фиксации используются анкеры или сварка.
Подъем резервуара на опору при помощи крана. Установка бака на опору, его фиксация анкерными болтами или сваркой.
Подключение трубопроводов, запорной арматуры, контрольных приборов.
Проведение гидравлических испытаний.

После успешного прохождения гидравлических испытаний водонапорная башня принимается в эксплуатацию.

Порядок монтажных работ зависит от размеров конструкции. Так небольшие водонапорные башни могут собираться непосредственно в заводских условиях или на площадке с последующей установкой в вертикальное положение в уже собранном виде. В зависимости от размеров, веса конструкции, технологии монтажа работы по установке могут занимать от нескольких часов до нескольких рабочих смен.

Техническое обслуживание водонапорных башен

Водонапорные башни рассчитаны на эксплуатацию в течение многих десятилетий. При этом они обеспечивают эффективное водоснабжение подключенных потребителей. Однако любая конструкция во время эксплуатации подвергается нагрузкам, негативным внешним воздействиям и износу. Поэтому водонапорные башни требуют регулярного обслуживания.

Работы по обслуживанию этих гидротехнических сооружений направлены на продление срока их эксплуатации, обеспечение оптимального рабочего режима, устранение возникающих дефектов и технических проблем. Также ТО направлено на то, чтобы поддерживать нормативные характеристики качества воды, подаваемой потребителям с помощью башни.

Для контроля состояния конструкции рекомендуется проводить ее осмотр не реже одного раза в 6 месяцев. При осмотре особое внимание обращают на целостность конструкции, соответствие ее размеров и геометрии проектным параметрам. При выявлении деформаций, течей, нарушения герметичности сварных швов, проседания основания, других значительных дефектов эксплуатация башни прекращается до проведения комплексного технического обследования и ремонта.

Полный цикл проведения обслуживания водонапорной башни проводится с периодичностью не реже одного раза в год. В рамках ТО выполняются такие виды работ:

удаление следов коррозии, очистка внутренней поверхности бака;
промывка и дезинфекция резервуара водонапорной башни;
устранение течей, восстановление сварных швов;
подтяжка, смазка болтовых соединений;
контроль состояния, обслуживание и ремонт железобетонного основания.

Кроме этого, могут предусматриваться неплановые работы по профилактике и обслуживанию водонапорной башни. Их проводят срочно при выявлении любых признаков повреждения или дефектов конструкции.

В число обязательных работ также входит покраска резервуара, опорного ствола и других элементов водонапорной башни, которая позволяет защитить ее от коррозии и продлить срок службы. Окрашивание выполняют при износе старого лакокрасочного покрытия.

Сферы применения

По статистике, классические металлические водонапорные башни используют в следующих сферах:

Сельское хозяйство. Установка резервуаров проводится для обеспечения воды животным и полива сельских угодий.
В сфере жилищного хозяйства. Водонапорные башни обеспечивают холодной водой небольшие жилые поселки и дачные участки.
Промышленность. Установки снабжают предприятия и отдельные цеха технической и питьевой водой в необходимом количестве.
Нередко водонапорные башни малого объема устанавливают физические лица и ИП для получения постоянного доступа к воде вне зависимости от центральной системы водоснабжения.

В нашей компании «Акрукс» вы можете заказать различные инженерные системы, включая стальные водонапорные башни. Осуществляем поставку, монтаж и подключение по всему Санкт-Петербургу и области.

Для получения подробной консультации звоните по номеру, указанному на сайте. Подробно ответим на все ваши вопросы.

История появления водонапорных башен

Любая водонапорная башня является огромным резервуаром, обеспечивающим регулирование напора и расхода воды в системе водоснабжения. Первые емкости для хранения воды, предназначенные для удовлетворения бытовых и коммунальных нужд, датируются III тысячелетием до н. э. Наиболее древние водонапорные сооружения обнаружены при раскопках на месте пакистанских городов Мохенджо-Даро и Хараппа. Известны случаи, когда создатели масштабных систем водоснабжения обходились без обустройства хранилищ для воды. В Древнем Риме действовал самотечный водопровод, где резервуаров и водонапорных сооружений попросту не было. Протяженность водопровода составила 400 км — рекордную по тем временам цифру.

По мере увеличения городов самотечные системы с ограниченной пропускной способностью и без резервуаров для воды изжили себя. Старейшая европейская водонапорная башня, возведенная в 1458 году и функционирующая до сих пор, располагается в Праге. Инженеры Средневековья применяли разные способы энергоснабжения для нужд водонапорных сооружений. С целью перемещения водных масс использовали конную тягу, энергию плотин, паровой двигатель. Первая водонапорная башня на территории России появилась в 1519 году в Пскове. В Москве водонапорную башню возвели только в 1631 году, поскольку раньше в городе не было водопровода. В 1633 году в одной из башен Кремля было установлено подъемное устройство Христофора Галовея, обеспечивающее поставку воды из реки. После монтажа инженерных коммуникаций башня стала именоваться Водовзводной.

Активное строительство водонапорных сооружений во всех крупных городах и поселениях России началось в XVIII веке в связи с развитием самотечных водопроводных сетей. Особенно много башен было построено в Санкт-Петербурге, где раньше жители обходились услугами водовозов и брали воду из реки. В середине XIX века император подписал указ о создании «Акционерного общества Санкт–Петербургских водопроводов». Для удовлетворения нужд города был разработан проект городской сети водоснабжения с водоподъемным сооружением в центре Северной столицы. Водонапорную станцию, размещенную на улице Шпалерной, строили 3 года. Разработкой архитектурной концепции сооружений занимались И. Мерц и Э. Шуберский. Станция включала в себя водонапорную башню, подземное хранилище из двух резервуаров объемом по 30 000 ведер каждое, а также насосную станцию. Для передачи воды из Невы в башню обустроили водопровод. Система работала так: с помощью насосов воду из реки накачивали в емкости для хранения. Из резервуаров вода самотеком шла по водопроводной системе и поступала к потребителям: в дома, здания и колонки.

Работу насосной станции на Шпалерной остановили в начале XX века: в связи с установкой водомеров жители Санкт-Петербурга стали потреблять меньше воды, поэтому насосное оборудование стало простаивать. Башню закрыли, помещения начали использовать в качестве склада. В начале 200-х башню на Шпалерной отреставрировали, сейчас в ней располагается «Мир воды Санкт-Петербурга». На территории мемориала установлены фонтан, часовня и скульптура водовоза как дань памяти людям, посвятившим свою жизнь обеспечению города одним из главных ресурсов — водой.