Водни кули се срещат навсякъде: в крайградските села, селата, в стопанствата, в оранжериите, на териториите на малки предприятия. Какви са тези структури, защо са необходими и как работят?
Какво е водна кула?
Водната кула е хидравлична конструкция, основната цел на която е съхранението и снабдяването с вода. В структурно отношение това е резервоар (обикновено цилиндрична форма), който е инсталиран на определена височина от повърхността на земята; помпено оборудване; тръбопроводи. Обемът на резервоара се изчислява въз основа на стойността на мощността на водоснабдяването и водния поток.
Първите водни кули са построени преди няколко века. В Русия може би единственият клиент за изграждането на водонапорните кули отдавна е железопътната линия, която се нуждаеше от обемни резервоари, където би било възможно да се натрупват запаси от вода за „зареждане“ на парни локомотиви. Досега на много станции днес можете да видите старите тухлени кули, запазени от 19 век.
Картината се променя от 1951 г., когато започва мащабното изграждане на водни кули в провинцията, където всъщност и до днес са разположени повечето от тези структури. Говорим за така наречените кули Рожновски, чийто дизайн е разработен от инженер А.А. Рожновски още през 1936г.
Това беше революционно техническо решение. Унифицираните икономични метални кули, които са монтирани само за 2 до 4 дни, изпълняват своите функции, без да е необходимо отопление на зимната вода. Въз основа на конструктивните решения на Рожновски са построени повечето от водни кули у нас. Трябва да се добави, че инженер П. И. също има значителен принос за тяхното развитие. Zemskov.
Водните кули са разположени по целия свят. Различаващи се по структурни елементи, размери и експлоатационни характеристики, те все пак са много сходни по дизайн и имат същите функции. Повече за това по-късно.
Устройство и предназначение
Основните функции на водната кула
Водната кула е проектирана да регулира потока и налягането на водата във водопроводната мрежа в автономен режим. Доста прост физически принцип на работа определя развитието и широкото използване на този тип хидравлични конструкции.
Водната кула изпълнява следните функции:
- осигуряване на притока на вода към потребителите;
- равномерно разпределение на водоснабдяването с едновременно включване на голям брой консуматори на вода, изпълняващи функцията на резервен източник на водоснабдяване.
Разновидности на водни кули
- Зиданите кули (остарял метод).
- Железобетон.
- Резервоари на хиперболоидни опори.
- Резервоар на стоманени рамки на рамката.
- Стоманени резервоари с променливо сечение (кула Рожновски).
- Индивидуални резервоари.
Всички водопроводи имат еднакъв набор от основни елементи, които могат да варират в зависимост от времето на изграждане, необходимата производителност, нивото на подземните води, водата и релефа на околността. Съществуват обаче редица задължителни структурни елементи, които комбинират всички видове тези уникални инженерни структури:
- Резервоар (резервоар) с обем от десетки до хиляди кубически метра. Изработена е от стомана, бетон, пластмаса и други антикорозионни материали. Той се задава на височина въз основа на изчисляването на излишъка от нивото на дъното на резервоара на височината на най-високата точка на потребление.
- Опора на резервоара, който представлява основното „тяло” на кулата, е висока до 25-30 метра.Това е монолитна или рамкова конструкция, изработена от стоманени греди, стоманобетон или тухла.
- Вертикален тръбопровод (входящи и изпускателни линии). Захранващата тръба, снабдяваща резервоара с вода, е монтирана от помпите под външния горен капак на резервоара. Изпускателна линия (тръбопровод с диаметър 200 mm или повече) е свързана към система за всмукване на вода.
- Вентилационен люк. Той е разположен в горната част на резервоара и е проектиран да поддържа налягане по време на прекъсването на подаването на вода.
- Помпено оборудване. Намира се в отделна сграда, изградена над водоизточник. Той е оборудван с система за управление, която периодично включва помпи за изпомпване на вода в случай на спад в нивото му.
- Система за филтриране.
Принцип на работа
Принципът на функционирането на водната кула е законът за комуникация на съдовете. Под собственото си тегло водата от резервоара се премества в байпасната тръба, докато налягането в резервоара и налягането в тръбопроводите на водоснабдяването на потребителите се изравнят. И така, кулата работи както следва:
- вода от водоизточник се изпомпва през тръбопровод до резервоар за съхранение;
- вода от резервоара под налягане, създадена от разликата във височината на резервоара и нивото на водоснабдяването, влиза във водоснабдителната мрежа;
- при малък дебит резервоарът се напълва с постъпваща вода за определено време и след достигане на определено ниво помпите се изключват чрез сигнала на специален сензор. Освен това, както консумират потребителите, нивото на водата намалява поради хидростатичното налягане и когато се достигне определена стойност, сензорът се задейства, помпите се включват и цикълът се повтаря.
В случай на повреда на помпата или внезапно прекъсване на захранването, останалата вода в резервоара продължава непрекъснато да тече към точките на консумация в обем, който зависи от размера на резервоара за съхранение и минималното ниво на пълнене.
Обхват на приложение
Хидротехническите кули се монтират по правило в местни водоснабдителни системи, най-често в малки градове и селскостопански съоръжения. Тези съоръжения са икономични, те са специално проектирани да работят в условия на ограничени енергийни ресурси и са незаменими в областта на тяхното приложение.
Водната кула, чието създаване е влязло в историята като доста ярък пример за елегантни инженерни решения, елегантни в своята простота, днес остава много актуален, освен това необходим елемент от водоснабдителната инфраструктура.
