Как устроена водонапорная башня

Конструкция

Конструкция получила унифицированную сертификацию. Большая часть моделей отличается между собой высотой опорного ствола и емкостью резервуара для жидкости. Его объем колеблется от 15 до 30 кубических метров. Высота башни – 9-25 метров. То, какой вариант нужно использовать, зависит от вида местности.

При подаче напора требуется учитывать его силу и то, насколько много обслуживаемых зданий. Все расчеты следует провести до проектирования, так как после создания башни изменить конструкцию невозможно. Строить данные сооружения в районах карстовых явлений и мерзлоты нельзя. При температуре ниже -20˚С нужно проводить водообмен. Причем этот процесс необходимо совершать два раза в сутки. Высота сооружения может достигать десятков метров. На самом верху находится емкость для воды. Как правило, она имеет цилиндрическую форму. То, какой объем используется, напрямую зависит от водопровода и его мощности, а также количества расходуемой воды. Для деревни или предприятия вполне подойдет емкость на несколько кубических метров. Однако, если речь идет о городах, то эта цифра возрастает в сотни раз. Работа башни напрямую зависит от труб, которые нужны для подачи воды и ее отвода, от переливных деталей, систем, работающих на автоматическом режиме (следят за переполнением емкости и отключают насосы при необходимости). Также встроена функция замера количества воды. Она нужна для отслеживания диспетчерами состояния жидкости в башне.

В некоторых ситуациях опора не нужна. Как правило, она не используется при установке башки на возвышенностях. Зачастую такое решение применимо в горных районах.

Применение водонапорных башен

Нередки случаи, когда водонапорные башни изготовлены из железобетона, а то и кирпича. В оборудование для водонапорных башен входят такие элементы как трубы, осуществляющие подачу и отвод воды. Так же оснащаются водонапорные башни устройствами, которые  осуществляют контроль над тем, что бы резервуар не переполнялся, и измерительной системой, которая точно указывает уровень, находящейся в резервуаре воды. Данная система отображает данные на пульте управления в операторской, а так же сигнализирует о переполнении, в случае возникновения оного. Закачка воды происходит посредством работы насосов, которые откачивают ее из скважин промышленного масштаба.

Преимущества у данной конструкции неоспоримые, вот только некоторые из них. Установка водонапорной башни является необходимой в тех местах и районах, где достаточно большое количество потребителей водных ресурсов. Поскольку нередки такие аварийные ситуации, как перебои с электрической энергией, водонапорная башня служит единственным спасающим фактором, который работает совершенно автономно. Поскольку воды много не бывает, то ее запас является грамотным решением, а посему на всякий непредвиденный случай, запас воды в водонапорной башне обеспечен.

Насос водонапорной башни имеет погружной характер работы, схема закачки довольно проста, насос накачивает воду в резервуар до тех пор, пока устройство контрольной системы от переполнения не подает сигнал, в этом случае система отключается и ждет следующего раза, который наступает по мере опустошения резервуара. Можно сказать, что водонапорная башня не утратила своей популярности, да и вряд ли это произойдет, поскольку ее положительные качества являются неоспоримыми.

Монтаж водонапорной башни на участок

Схема обвязки водопроводной арматурой показана на рис. 2, 3. Для заполнения бака шланг насоса или внешнего водопровода подключается к штуцеру 4 и вода по металлопластиковой трубе 19 (Ø 20 мм) через штуцер А подаётся в бак. Для контроля заполнения используется прозрачная трубка 5 из полихлорвинила. При переполнении вода сливается через штуцер 1 и тройник 3.

Комплект водопроводной арматуры, использованный в конструкции водонапорной башни

Забор воды — ​по двум ниткам через штуцеры Б и В по металлопластиковым трубам 13 (Ø 16 мм) через шаровые краны 15. К одному выходу я подключил автомойку, второй выход использую для полива огорода.

Монтировал фитинги я в три этапа. Сначала на верстаке в тисках собирал отдельные узлы, используя лён и специальный герметик, а затем ставил их на баке. Резьбовые штуцеры А, Б и В, установленные на баке, только наживлены. На внутренней поверхности штуцеров сделаны четыре выступа, позволяющие предохранить от проворота штуцер в момент затяжки.

Обвязка башни водопроводной арматурой

Специального инструмента для удержания штуцера ни в магазинах, ни на строительном рынке я не нашёл, поэтому удачно использовал для затяжки подобранные стамески.

На третьем этапе, после того, как установить бак на место, я соединил ранее установленные узлы между собой трубами 13 и 19.

Прозрачную трубку 5 я смонтировал на втором этапе. Металлопластиковые трубы закрепил с помощью клипс на поперечине 8, а шаровые краны и входной штуцер смонтировал на поперечине 9 (см. рис. 1).

Сборка узлов в тисках

Собранные узлы готовы к установке

Через один штуцер вода идёт в бак, а через два других уходит для полива и автомойки

Узлы, установленные на баке

Соединение узлов металлопластиковыми трубами

Трубы зафиксированы с помощью клипс

В заключение о затратах на постройку водонапорной башни. Стоимость фундаментной плиты — ​1700 руб., металла — ​3900 руб., бака — ​6500 руб., фитингов — ​3900 руб. (цены мая 2017 г.) Работа выполнена своими силами.

Статья была опубликована в журнале «Дом», №12 2017. Вы можете подписаться на печатную версию журнала.

Назначение и область применения башни ситемы Рожновского

1. Унифицированные (типовые) водонапорные башни системы Рожновского применяются в схемах сельского, хозяйственного водоснабжения, а также водопроводов крупных предприятий и населенных пунктов. 2. Водоподъемное оборудование предназначено для регулирования неравномерного водопотребления, хранения ограниченного резервного и противопожарного запасов воды, 3. Выбор объема башни и высоты ствола обосновывает расчет водонапорной башни при проектировании систем водопровода. 4. Типовые башни Рожновского рассчитаны для строительства в районах о 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 установка водонапорных башен в районах с особыми условиями строительства (вечная мерзлота, карстовые явления, высокая сейсмичность и т. д.).5. Типовые водонапорные башни системы Рожновского предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6° С преимущественно из буровых скважин. Для эксплуатации в районах с расчетной зимней температурой ниже минус 20° С необходимо обеспечивать, как минимум, двукратный водообмен в сутки, чтобы вода в башне не замерзала.

Элементы водонапорной башни

Все башни имеют приблизительно одинаковый набор узлов, который может усложняться или упрощаться в зависимости от года постройки, качества воды, уровня грунтовых вод и т. д. Но есть стандартный «комплект» признаков, объединяющий все типы этих уникальных сооружений:

1. Резервуар, установленный на высоте. Он может быть выполнен из любого материала, не подверженного быстрому разложению (сталь, бетон, пластик). Дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления.
2. Опора резервуара. Собственно то, что делает башню башней. Здесь лучше всего проявляется фантазия архитектора, особенно когда речь идёт о сооружениях, установленных в черте города и оживлённых местах. Советские инженеры нашли изящный (эффективный) способ комбинирования двух функций в одном элементе, создав стальную башню с опорным трубопроводом. Неброская на вид, она проще и быстрее остальных производится и монтируется, поэтому именно стальные ВБ составляют 75% всех массово установленных водонапорных башен.
3. Вертикальный трубопровод. Точнее, их два — подающий и отводящий. Подающий прокладывается от насосов под верхнюю крышку основного резервуара. Через него бак заполняется водой. Отводящий имеет значительный диаметр (от 200 мм) и подключен к системе водоразбора.
4. Вентиляционный стояк или люк. Расположен в верхней части бака и служит для выравнивания объёма воздуха и поддержания постоянного атмосферного давления.
5. Насосная станция. Отдельно стоящее здание, построенное над скважиной, в котором расположены водоподъёмные насосы . Её задача — обеспечить заполнение резервуара до необходимого (максимального) уровня.
6. Автоматика. Даже примитивная ВБ должна быть снабжена как минимум датчиком заполнения, который включит насосы на подкачку в случае падения уровня воды.
7. Система фильтрации. Каждая башня предусматривает возможность установки фильтров любого уровня.

1 — насосная станция с автоматикой; 2 — подающая труба; 3 — резервуар; 4 — вентиляционный люк; 5 — трубопровод подачи воды потребителям

Виды водонапорных башен

Подобные конструкции применяются человечеством несколько столетий. Пик их популярности приходится на конец 19 — первую половину 20 века. В то время они использовались в депо и вокзалах для обслуживания паровозов. С тех пор они утратили свое значение, но до сих пор используются, например, для автономного водоснабжения загородных участков или промышленных предприятий.Первые водонапорные башни возводились преимущественно из красного кирпича, реже – из дерева. Затем появились железобетонные конструкции. Во второй половине 20 века ученый Рожновский предложил свою конструкцию из стальных листов.

Башня Рожновского внешне очень похожа на гранату с рукояткой. Диаметр основания водонапорной башни в 1,5-2 раза меньше диаметра бака. Преимущества такой конструкции заключаются в высокой скорости сборки (полые цилиндры сваривают из стальных листов) и простой установке на территории, а также в сравнительно небольшой массе.

Сейчас для водоснабжения чаще всего устанавливают индивидуальные резервуары в виде объемных металлических баков. В качестве опор используют стальные или железобетонные колонны.

Типовые башни системы Рожновского

Объем бака и высота поддерживающей конструкции башни (измеряемая от поверхности земли до низа бака) определяются в процессе проведения основных расчетов системы водоснабжения и принимаются как заданные при проектировании башни. Далее из типовых конструкций выбирается ближайшая большая. Все типы водонапоных башен Рожновского представлены в таблице ниже. Общий вид конструкции идентичен, это опора-нога высотой 8-18 метров и на ней установлен бак объемом 15, 25, 50 м3. Такая грушевидная форма характерна всем башням Рожновского, кроме ВБР-160 которая имеет форму ствола с постоянным диаметром по длине.

Типовые размеры водонапорной башни

Наименование	Высота опоры, м	Диаметр опоры, мм	Высота башни, м	Давление, атм	Вес башни, тн
ВБР-15 м3	8	1020	11,5	1,1	2,8
ВБР-15 куб	12	1020	15,5	1,5	3,1
ВБР-25 м3	12	1020	16,5	1,6	4,3
ВБР-25 куб	15	1020	19,5	1,9	4,9
ВБР-50 м3	15	1020	23,6	2,3	6,3
ВБР-50 куб	18	1020	26,6	2,6	6,8
ВБР-50 м. куб	18	2000	26,6	2,6	8,6
ВБР-160 куб м	26	3020	26	2,6	11,3

В практике строительства водонапорных башен размеры бака и ствола меняются в широких пределах. Емкость бака колеблется от нескольких десятков кубических метров в малых водопроводах до нескольких тысяч кубических метров в типовых башнях большой высоты, используемых в больших городских и промышленных водопроводах. Высота башни состоит из высоты поддерживающей конструкции (обычно лежит в пределах 15—30 м и в редких случаях превосходит 30 м) и высоты бака.

Баки в большинстве случаев устраивают круглой формы в плане. Соотношение высоты и диаметра бака диктуется как технологическими, так и архитектурно-строительными соображениями. Большая высота бака нежелательна, так как вызывает увеличение высоты подъема воды, а также значительные колебания напоров в системе. Водонапорная башня, особенно в городских водопроводах, должна удовлетворять эстетическим требованиям, которые предъявляются ко всем архитектурным сооружениям. Некрасиво выполненная конструкция может нарушить гармоничность всего архитектурного ансамбля того района, где она расположена. В некоторых случаях (например, на промышленных предприятиях при наличии двух или нескольких сетей разного напора) устраивают башни с двумя и более баками, расположенными на разной высоте. Давление воды водонапорной башни определяется ее высотой.

История цельнометаллических необогреваемых водонапорных башен началась в 1925 году. В 1936 году советский инженер Рожновский А.А. предложил конструкцию, метод скоростного монтажа и водонапорную башню, схема которой используется по настоящее время. В 1942 году Рожновский за их создание и внедрение был удостоен звания Лауреата Сталинской премии. В СССР башни получили наименование типовые «башни системы Рожновского», или БР.С тех пор они получили свое широкое распространение в системе водоснабжения села за счет водонепроницаемости баков, малой массы стальной конструкции (узнать вес водонапорной башни Рожновского вы можете из таблицы) и заводского изготовления деталей, обеспечивающих относительно быстрый монтаж башен на месте строительства. Также типовые башни системы Рожновского повышают степень надежности системы водоснабжения за счет наличия аварийного и противопожарного запаса воды.

Частично интегрированная система

Такой вариант можно применит в случае, когда размещение баков в чердачном пространстве невозможно по каким-либо причинам (мансардный этаж, бесчердачное перекрытие). Полная интеграция позволяет сэкономить 100% средств на установке рамы или поддерживающего каркаса для резервуаров. Если стоит цель водоснабжения дома, то их разумно располагать как можно ближе к нему. При наружном расположении баков в качестве одной из опор можно использовать стену дома.

Экономия на каркасе составит 50%, но тогда баки и трубопровод придётся тщательно утеплить. Возможно также частичное переоборудование кровли.

1 — ввод в дом; 2 — площадка опирается на стену; 3 — стена дома; 4 — уровень земли; 5 — фундамент опоры; 6 — обратный клапан; 7 — кессон с насосной станцией; 8 — опора; 9 — диагональные тяги; 10 — датчик заполнения; 11 — бак; 12 — утеплитель; 13 — продух; 14 — новая часть крыши

Водонапорные башни от производителя

Водонапорные Башни Рожновского БР-15  объемом 15 м3, изготавливаемые по ТП 901-5-29, предназначены для регулирования неравномерности водопотребления в системах водоснабжения фермы, частного дома, дачного поселка, больших и малых деревень для хранения резервного запаса воды (в объеме ствола БР-15у). Башня стальная типа БР-15 является самой маленькой по размеру и давлению, поэтому её иногда называют мини башней. На сайте компании «Схид-будконструкция» приводятся данные для облегчения Вашего выбора: описание водонапорной башни Рожновского, технические характеристики, особенности конструкции, устройство внутри и снаружи, схемы подключения насоса и автоматики, как своими руками, так и специализированной организацией и принцип работы водонакопителя.

Работа водонапорной башни Рожновского заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления объем воды, подаваемой насосной станцией при ее работе, накапливается внутри бака и расход воды в систему водоснабжения по водопроводам происходит в часы увеличенного водопотребления.

Металлическая конструкция водонапорной башни Рожновского до сих пор используются в работе систем водопроводов  во многих поселках, садовых товариществах, деревнях для централизованного водоснабжения. Невзирая на громоздкость конструкции башни Рожновского, устройство башенной водокачки отличается простотой и высокой надежностью работы. При определенных условиях работы, башенная водокачка обладает рядом преимуществ и долгим сроком службы.

По назначению водонапорные башни системы Рожновского начали применяться в сельском водоснабжении с 1954 года. С тех пор башенные системы снабжения водой, срок службы которых составляет 12 лет (при возобновления внутреннего антикоррозионного покрытия срок службы водонапорной башни может быть увеличен), повсеместно работают и применяются в системах водоснабжения села.

Принципиальная схема устройства башенных водопроводов

Устройство системы водоснабжения включает в себя следующие элементы: скважинный насос для подачи воды из скважины; регулирующие устройства расхода воды; автоматика для управления системой водоснабжения; трубопроводные коммуникации для подачи воды. Устройство системы подачи воды зависит от ряда факторов, в том числе предполагаемого расхода воды, типа скважины или глубины залегания водоносного горизонта. В настоящее время, в различных схемах работы водонапорной башни Рожновского в составе автономных систем водоснабжения, используются различные устройства регулирования подачи воды.

Устройство для регулирования подачи воды в водонапорную башню, содержащее два электроконтактных датчика, расположенных в баке внутри, провода, соединяющие датчики с электрической цепью, управляющей установкой подачи воды в водонапорную башню, отличающееся тем, что устройство снабжено грузами и поплавками, связанными посредством тросов, при этом датчики расположены на тросах и установлены в баке на одной глубине и каждый из них включает герметичную камеру с мембраной, уравновешивающую пружину, установленную на поверхности мембраны с наружной стороны, винт, регулирующий натяжение уравновешивающей пружины, и изоляционный шток, связывающий внутреннюю поверхность мембраны с электрическими контактами, расположенными внутри герметичного устройства.

Основное достоинство датчиков мембранного типа заключается в их устройстве: электрические контакты изолированы от воздействия внешней среды, поэтому они могут применяться в любых жидкостях, не проводящих электрический ток. Применение мембранных датчиков решает основную проблему в устройстве водонапорной башни, в баке которой для регулирования подачи воды помещены на разных глубинах два датчика: один для верхнего уровня воды, а другой для нижнего уровня воды. Ввиду того, что эти датчики сделаны с открытыми электрическими контактами, датчик верхнего уровня воды при отрицательной температуре, когда вода замерзает, перестает работать. Насос для подачи воды не выключается, он продолжает накачивать воду, бак переполняется водой, и она начинает стекать через его верхний край.

Система капельного полива

Сейчас на рынке продаётся множество систем капельного полива. Самые простые и, на мой взгляд, удачные, представляют собой систему шлангов с капельными дозаторами, фитингами для подключения к напорному баку и кранами для переключения подачи воды к той или иной грядке.

В качестве напорного бака рекомендуется использовать ёмкость, приподнятую над поверхностью земли на высоту не менее 1 м. Объём ёмкости должен быть достаточным для полива всего огорода. Использование водопровода нежелательно из-за низкой температуры воды, вредящей растениям. В напорном же баке вода за один–два дня нагревается до приемлемой температуры и не создаёт стрессовой ситуации посадкам. Таким образом, можно сформулировать минимальные требования к мини-водонапорной башне:

• объём должен быть достаточным для однократного полива всего огорода;
• материал олжен быть устойчив к воздействию ультрафиолетового излучения;
• цвет для более быстрого нагрева должен быть тёмным;
• материал не должен быть прозрачным, иначе вода быстро зацветает и в баке вырастает шапка зелёных водорослей;
• по расположению высота установки должна быть не менее 1 м над уровнем земли, а то и более.

Преимущества водонапорной башни

О преимуществах водонапорных башен по проекту Рожновского мы писали в самом начале: они прекрасно показали себя в тяжелое время по соотношению цены, простоты, скорости возведения и прочих показателей. Особенно с учетом довоенного уровня технологий. За прошедшие годы ситуация заметно изменилась.

1. Сейчас заводской выпуск цельной полимерной мембраны стал проще и дешевле, чем ручная покраска бака от коррозии и дальнейший постоянный уход.
2. Проблема выработки электроэнергии решена. При необходимости наши специалисты просто устанавливают дизельный генератор, который и будет питать станцию. Требуется только согласование с Заказчиком.
3. Системы автоматизации, контроля и управления сложно даже сравнивать. Когда строились башни, особых механизмов регулирования не было. То, что могли, делали вручную (открывали/закрывали вентили). Позднее пытались минимально внедрить автоматику — и она объективно не надежна. Стабилизация давления в сети, работа насосов в режимах, которые адаптируются к нагрузкам, — все это невозможно в устройстве водонапорных башен. Зато реализовано в системах FLAMAX.
4. Старые башни очень изношены и в последние десятилетия регулярно опрокидываются. Кстати, наземные резервуары изначально гораздо устойчивее башен из-за низкого центра тяжести и большей площади опоры.
5. А главное — качество воды! Башни не всегда герметичны, их баки страдают от коррозии, сварные швы могут расходиться. В воду попадает много примесей и обычного мусора. В резервуарах FLAMAX вода в принципе не контактирует с металлом, она полностью заключена в мембрану из пищевого ПВХ, как в огромную флягу.

После всестороннего сравнения становится очевидным, что система «резервуар плюс насосная станция» гораздо предпочтительнее, чем изготовление водонапорной башни. Отметим, что речь идет не только о реставрации изношенных и древних объектов — само решение Рожновского морально устарело.

Убедитесь в доступности современных альтернативных вариантов. Позвоните нам по бесплатному номеру 8 (800) 200-62-69 или напишите письмо info@flamax.ru.

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.