Co to jest wieża ciśnień i jak działa

Wieże ciśnień znajdują się wszędzie: w podmiejskich osiedlach, wsiach, na farmach, w szklarniach, na terytoriach małych przedsiębiorstw. Czym są te struktury, do czego służą i jak działają?

Co to jest wieża ciśnień

Wieża ciśnień jest budowlą hydrauliczną, której głównym celem jest magazynowanie i dostarczanie wody. Strukturalnie jest to zbiornik (zwykle o kształcie cylindrycznym), który jest zainstalowany na pewnej wysokości od powierzchni ziemi; wyposażenie pomp; rurociągi. Objętość zbiornika jest obliczana na podstawie wielkości dopływu wody i zużycia wody.

Pierwsze wieże ciśnień powstały kilka wieków temu. W Rosji przez długi czas prawie jedynym klientem do budowy wież ciśnień była kolej, która potrzebowała obszernych zbiorników, w których można by gromadzić zapasy wody do „tankowania” parowozów. Do tej pory na wielu stacjach można zobaczyć stare ceglane wieże, które zachowały się od XIX wieku.

Obraz zmienił się od 1951 roku, kiedy na wsi rozpoczęto masową budowę wież ciśnień, gdzie w rzeczywistości większość tych konstrukcji znajduje się do dziś. Mówimy o tak zwanych wieżach Rozhnovsky'ego, których projekt opracował inżynier A.A. Rozhnovsky z powrotem w 1936 roku.

Było to rewolucyjne rozwiązanie techniczne. Zunifikowane ekonomiczne metalowe wieże, które montuje się w zaledwie 2 – 4 dni, spełniają swoje funkcje bez konieczności zimowego podgrzewania wody. Na podstawie rozwiązań projektowych Rozhnovsky'ego większość wież ciśnień została zbudowana na terenie naszego kraju. Należy dodać, że inżynier P.I. Ziemskow.

Wieże ciśnień znajdują się na całym świecie. Chociaż różnią się wyglądem, wielkością i wydajnością, są jednak bardzo podobne pod względem konstrukcji i pełnią te same funkcje. O tym - dalej

Urządzenie i cel

Główne funkcje wieży ciśnień

Wieża ciśnień jest przeznaczona do regulacji przepływu i ciśnienia wody w sieci wodociągowej w trybie autonomicznym. Dość prosta fizyczna zasada działania determinowała rozwój i szerokie zastosowanie tego typu budowli hydrotechnicznych.

Wieża ciśnień spełnia następujące funkcje:

• zapewnienie dostaw wody konsumentom;
• równomierna dystrybucja zaopatrzenia w wodę przy jednoczesnym włączeniu dużej liczby odbiorców wody, pełniąca funkcję rezerwowego źródła zaopatrzenia w wodę.

Odmiany wież ciśnień

• Wieże murowane (metoda tradycyjna).
• Wzmocniony beton.
• Zbiorniki na podporach hiperboloidowych.
• Zbiornik na ramie stalowej ramie.
• Zbiorniki stalowe o zmiennym przekroju (wieże Rozhnovsky).
• Zbiorniki indywidualne.

Wszystkie wodociągi mają ten sam zestaw podstawowych elementów, które mogą się różnić w zależności od czasu budowy, wymaganej wydajności, poziomu wód gruntowych, wody i ukształtowania terenu. Niemniej jednak istnieje pewna liczba obowiązkowych elementów konstrukcyjnych, które łączą wszystkie typy tych unikalnych konstrukcji inżynierskich:

• Zbiornik (zbiornik) o pojemności od kilkudziesięciu do tysięcy metrów sześciennych. Wykonany jest ze stali, betonu, tworzywa sztucznego i innych materiałów antykorozyjnych.Ustawia się go na wysokości opartej na wzniesieniu dna zbiornika do wysokości najwyższego punktu poboru.
• Podpora czołgu, który stanowi główny „korpus” wieży o wysokości do 25 – 30 metrów. Jest to konstrukcja monolityczna lub ramowa wykonana z belek stalowych, żelbetu lub cegły.
• Rurociąg pionowy (linie wlotowe i wylotowe). Rurociąg zasilający zbiornik w wodę montowany jest z pomp pod zewnętrzną górną pokrywą zbiornika. Linia wylotowa (rurociąg o średnicy 200 mm) jest podłączona do sieci wodociągowej.
• Właz wentylacyjny. Umieszczony w górnej części zbiornika i przeznaczony do utrzymywania ciśnienia, gdy dopływ wody jest odcięty.
• Wyposażenie pomp. Umieszczony w konstrukcji wolnostojącej zabudowanej nad źródłem zaopatrzenia w wodę. Wyposażony w system sterowania, który okresowo włącza pompy do pompowania wody w przypadku spadku poziomu wody.
• System filtracji.

Zasada działania

Zasada działania wieży ciśnień opiera się na prawie naczyń połączonych. Pod własnym ciężarem woda jest wypierana ze zbiornika do rury wylotowej do momentu wyrównania się ciśnienia w zbiorniku i ciśnienia w rurociągach sieci wodociągowej odbiorców. Tak więc wieża działa w następujący sposób:

• woda ze źródła zaopatrzenia w wodę jest pompowana rurociągiem do zbiornika magazynowego;
• ze zbiornika woda pod ciśnieniem wytworzonym przez różnicę wysokości położenia zbiornika i poziomu sieci wodociągowej dostaje się do sieci wodociągowej;
• przy niskim natężeniu przepływu zbiornik jest przez pewien czas napełniany dopływającą wodą, a po osiągnięciu określonego poziomu pompy są wyłączane sygnałem ze specjalnego czujnika. Ponadto, gdy konsumenci zużywają poziom wody z powodu ciśnienia hydrostatycznego, a po osiągnięciu określonej wartości czujnik jest wyzwalany, pompy są włączane i cykl się powtarza.

W przypadku awarii pompy lub nagłej przerwy w dostawie prądu, pozostała w zbiorniku woda płynie nieprzerwanie do punktów poboru w objętości zależnej od wielkości zasobnika i jego minimalnego poziomu napełnienia.

Szereg zastosowań

Wieże hydrauliczne są zwykle instalowane w lokalnych sieciach wodociągowych, najczęściej w małych miejscowościach i obiektach rolniczych. Konstrukcje te są ekonomiczne, są specjalnie zaprojektowane do pracy w warunkach ograniczonych zasobów energetycznych i są niezastąpione w swojej dziedzinie zastosowania.

Wieża ciśnień, której stworzenie przeszło do historii jako dość żywy przykład eleganckich w swojej prostocie rozwiązań inżynierskich, dziś pozostaje dość aktualna, a ponadto niezbędnym elementem infrastruktury wodociągowej.