Категория: Водоснабжение и канализация

Водонапорные башни

Водонапорная башня — это простейшее устройство водоснабжения. Состоит она из бочки большой вместимости, установленной на опорах высотой до 3 м. Бочку предварительно обжигают на огне, моют и покрывают с обеих сторон антикоррозийными покрытиями, разрешенными для хозяйственно-питьевых целей, к примеру, олифой или железным суриком (рис. 1).

Рис. 1. Простейшая водонапорная башня

Для подачи воды в бочку, если на участке нет электричества, используют ручной насос. Нужно, чтобы он находился рядом с колодцем или с другим источником водозабора. Бочку вместимостью 200-300 л устанавливают на башне из четырех столбов высотой 2,5-3 м. Площадку под башней предварительно укрепляют. Опорные столбы усиливают раскосами из стального уголка и скрепляют заклепками.

С помощью водопроводных труб воду подводят в дом и к хозяйственным постройкам. Перед разветвлением ставят вентиль, запирающий подачу воды. Трубы могут как ветвиться в доме, так и подаваться отдельно к дому, кухне, бане и огороду.

В водоснабжении такого типа есть недостатки. Во-первых, нужно следить, чтобы бочка всегда была наполнена водой. Во-вторых, поливать овощные культуры нужна прогретой водой, а чтобы она нагрелась, приходится делать большой перерыв в снабжении хозблока водой. Чтобы легче было следить за заполнением бочки, можно смастерить простой водомер в виде двойного блока, который устанавливается на верхнем обрезе бочки. Через него перекидывают капроновый шнур, к одному его концу, который находится в бочке, привязывают массивный поплавок, а к концу, который находится снаружи, крепят груз яркой окраски. Снаружи внизу бочки специальной меткой помечают, что бочка полная.

Если же на участке проведено электричество, водоснабжение можно автоматизировать, и вода из источника водозабора в бочку будет поступать с помощью электронасоса. В зависимости от типа насоса он может быть погружен в воду или установлен на плавучем понтоне, на плите, и в таком случае будет всегда находиться на поверхности воды. Перед тем как приобрести насос, нужно обратить внимание на его производительность и напор — высоту, на которую насос может поднять воду.

Для автоматизации водоснабжения на верхнем обрезе бочки устанавливают самодельный поплавковый выключатель, рассчитанный на ток не менее 3 А. При снижении уровня воды в бочке до определенного значения поплавок замкнет сеть насоса и он начнет нагнетать воду в бочку. Насос отключится тогда, когда поплавок будет в верхнем положении и коромыслом разомкнет сеть.

Для полива огорода прогретой водой надо закрыть заранее вентиль.

Часть 2

Водонапорная башня представляет собой водонапорный резервуар (бак), расположенный на поддерживающей конструкции (стволе) на требуемой по расчету высоте. Вокруг бака для его утепления устраивают «шатер» на консолях, выпущенных из опорной конструкции. Шатер должен быть по возможности легкий, например деревянный, обшитый содомитом, камышитом или другим каким-либо теплоизоляционным материалом, покрытым огнестойкой краской. Возможно устройство шатра из пустотелых камней, из пенобетона и др.

Расстояние между стенками шатра и бака должно быть достаточным для прохода вокруг бака (не менее 0,6-0,7 м). В районах с теплым климатом шатра можно не устраивать, но в этом случае бак должен иметь покрытие. При достаточном объеме, воды в баке можно обойтись без шатра и в холодной местности, так как замерзание воды в баке маловероятно даже при больших морозах. Если даже и образуется ледяная корка на поверхности воды, она не представляет опасности. Опасным является замерзание воды в трубопроводах, примыкающих к баку. Поэтому особое внимание должно быть обращено на утепление трубопроводов и помещения под баком.

Для железобетонных баков шатер необходим для того, чтобы предотвратить замерзание воды в порах железобетонных стенок бака, и как следствие этого появление трещин в бетоне.

В южных районах устройство шатра для металлических баков может потребоваться с целью предохранения воды от нагревания солнечными лучами.

На одной и той же водонапорной башне могут быть расположены на разной высоте два и даже три бака, обслуживающих системы водопроводов с разными напорами (на промышленных предприятиях).

Водонапорные башни могут быть железобетонные, кирпичные, металлические и деревянные.

Железобетонные башни. На водопроводах промышленных предприятий наиболее распространены железобетонные водонапорные башни. Опорную конструкцию выполняют в виде сплошного железобетонного цилиндра-стакана (рис. 0) либо в виде железобетонного каркаса, состоящего из колонн, которые слегка наклонены к вертикали и соединены для жесткости поперечными связями (рис. 1).

Преимущество цилиндрической опоры заключается в том, что ее можно строить без лесов, в подвижной опалубке, подобно тому, как строят железобетонные силосы.

Рис. 0. Железобетонная водонапорная башня на цилиндрической опоре

Рис. 1. Железобетонная водонапорная башня на колоннах

Рис. 2. Железобетонная башня высотой 25 м без шатра

Водонапорные баки в железобетонных башнях устраивают также железобетонные, обычно со сферическим вогнутым днищем (рис. 0). При такой форме днища в нем возникают только сжимающие напряжения, в связи с чем требуется очень небольшая толщина его.

При сплошной цилиндрической опоре стенки бака являются как бы продолжением стенок опоры. В месте сопряжения днища ака со стенками устраивается довольно мощное опорное кольцо, воспринимающее распорные усилия от днища.

Рис. 3. Кирпичная водонапорная башня с металлическим баком емкостью 25 м3 (по проекту Гипросельхоза)

В цилиндрической шахте, находящейся в центре бака, установлена лестница, по которой можно проникнуть в бак для его осмотра и ремонта.

Кирпичные башни. Кирпичные башни (рис. 3) имеют такое же распространение, как и железобетонные. Их часто применяют на железнодорожном транспорте и в населенных пунктах, если возможно использовать для их устройства кирпич местного производства.

Опорную часть кирпичной башни устраивают в виде цилиндра или многогранника. Баки в этих башнях применяют железобетонные или металлические. Недостаток железобетонных баков заключается в том, что для бетонирования их требуется устройство довольно сложной опалубки и лесов на большой высоте. Поэтому обычно отдают предпочтение металлическим бакам, несмотря на расход листовой стали и необходимость периодической покраски для предохранения металла от коррозии.

Железобетонные баки устраивают обычно со сферическим вогнутым днищем, а металлические — со сферическим выпуклым днищем. Металл работает на растяжение (которое возникает в выпуклом сферическом днище) так же хорошо, как и на сжатие, но выпуклое днище лучше в конструктивном отношении, При небольших размерах металлического бака возможно устройство плоского днища, опирающегося на ряд горизонтальных балок.

Металлические башни. В свое время довольно большое распространение имели металлические башни конструкции акад. В. Г. Шухова. Особенностью такой башни является конструкция опорной части, которая представляет собой жесткую пространственную систему, выполненную из прямых стержней углового профиля, расположенных по направлениям образующих гиперболоида вращения (рис. 4). Металлический бак установлен на опорном кольце, связывающем верхнее основание гиперболоида. Нижнее кольцо гиперболической опоры расположено на кольцевом фундаменте, к которому оно прикрепляется на болтах.

В настоящее время при устройстве металлических башен баки Располагают иногда на вертикальных или наклонных (рис. 5) колоннах из парных уголков или швеллеров. Каждую колонну Устанавливают, как правило, на отдельном фундаменте.

Рис. 4. Металлическая башня; конструкции В. Г. Шухова

Рис. 5. Металлическая водонапорная башня на колоннах

Ввиду того что в металлических башнях опорная часть представляет собой сквозную конструкцию, трубопроводы прокладывают в шахте, в центральной части опоры. Эта же шахта используется как несущая конструкция для лестницы, идущей винтообразно вокруг шахты.

Для защиты металлических конструкций от коррозии их следует покрывать алюминиевой или масляной краской. Внутрен-

Бак на деревянной башне может быть применен металлический с плоским дном или деревянный из клепок, стянутых стальными обручами. Баки устанавливаются на деревянных прогонах.

Водонапорные колонны. Водонапорная колонна является своеобразным видом водонапорной башни. Она представляет собой высокий цилиндрический металлический бак, установленный непосредственно на фундаменте (рис. 6).

Если водонапорная колонна рассчитывается как регулирующая, то полезным объемом ее является только верхняя, сравнительно небольшая часть. Увеличение регулирующего объема за счет увеличения высоты колонны невыгодно, так как получается слишком большая амплитуда колебания напора в водопроводе и увеличивается стоимость колонны. Увеличение регулирующего объема за счет увеличения диаметра также невыгодно, так как при этом увеличиваются бесполезный нижний объем и стоимость башни.

Поэтому, если основным назначением колонны является только создание регулирующего объема, то устройство ее нецелесообразно.

Наоборот, устройство водонапорной колонны весьма целесообразно в том случае, когда она предназначается главным образом для хранения аварийного запаса воды и когда возможно канительное снижение напора в период израсходования аварийного запаса. Такие условия часто встречаются на промышленных предприятиях, например на металлургических заводах.

Рис. 6. Водонапорная колонна

Устройство водонапорной колонны для хранения аварийного запаса воды позволяет во многих случаях обойтись без дополнительного энергетического резерва на насосных станциях (паровых турбин, двигателей внутреннего сгорания).

Серьезным преимуществом водонапорной колонны является то, что она способствует смягчению гидравлических ударов в сети ввиду того, что в ней сообщается с атмосферой значительная площадь воды. В связи с этим колонну целесообразно располагать по возможности ближе к основному источнику возникновения гидравлических ударов, т.е. к насосной станции.

Водонапорные колонны широко распространены в США, где их устраивают не только на производственных, но и на городских водопроводах.



Водоснабжение и канализация - Водонапорные башни