Основными загородными схемами подъема и подачи воды являются башенные системы водоснабжения на основе водонапорных башен Рожновского. Вода в таких системах водообеспечения подается из скважин. Подземные источники, в отличие от открытых источников, не подвержены загрязнению. Вода, получаемая из глубоких буровых (артезианских) скважин, сохраняет первозданную чистоту. Так, пробы воды в контрольных скважинах непосредственно в зоне Чернобыльской АЭС в течение нескольких лет после аварии показали отсутствие радиоактивного загрязнения.
Зачем нужны водонапорные башни Рожновского?
Потребление водопроводной воды в течение суток отличается крайней неравномерностью. Не то чтобы водоразбор нельзя было в какой-то мере спрогнозировать (все-таки определенные закономерности, безусловно, присутствуют), но при таком рваном режиме подачи, насосы быстро придут в негодность. К тому же, водоснабжение дома будет недостаточно комфортным из-за задержки подачи воды, связанной с ненулевой протяженностью трубопроводов. Гораздо удобнее иметь дома некоторую постоянно заполненную емкость, создающую в сети более или менее стабильный напор. Достигается это двумя путями. В первом случае, нужны водонапорные башни, которые устанавливаются на возвышенности, и напор образуется естественным образом вследствие давления водного столба. Во втором случае, в закрытых баках для воды напор поддерживается с помощью воздушной камеры с избыточным давлением.
Башни водоснабжения зданий города
Башни водоснабжения — изобретение довольно древнее. По сходному принципу функционировал, например, городской водопровод в Древнем Риме. Вблизи расположенного на возвышенности источника сооружался водоем, в котором вода накапливалась и по акведукам подавалась в городской водопровод к зданиям. Существовали и индивидуальные системы водоснабжения, где вырытое озерцо обслуживало лишь одно здание. Для перекачивания воды в городе применялись и ручные помпы.
Современные башни водоснабжения города весьма разнообразны по внешнему виду, но имеют сходную конструкцию. Основными элементами оборудование водонапорной башни являются резервуар и опора. Их габариты (объем, высота) надлежит определить в процессе расчета системы водоснабжения города. Бак имеет, как правило, круглую форму в плане и плоское либо вогнутое днище. Его емкость может колебаться в широких пределах от пары сотен литров (индивидуальная система водоснабжения дома на личном приусадебном участке) до нескольких сотен кубометров ( башни водоснабжения города, зданий предприятия).
Водонапорные башни можно сравнить с гидроаккумуляторами в системах водоснабжения. Башеное водоснабжение города служит для накопления воды, когда водопотребление в системе небольшое, и отдаче её в потребительскую сеть в период наибольшего водорасхода.
Водонапорные башни создают давление воды в системе, за счет подъема уровня воды при наполнении, и тем самым придавая ей потенциальную энергию, которая расходуется при снижении уровня воды в башне. Давление на выходе водонапорной башни прямо пропорционально ее высоте. Давление определяется по формуле:
P = r х g х h,
где
r = 1000 кг/м3 - плотность воды ,
g = 9,8 м/с2- ускорение свободного падения,
h - высота столба жидкости в водонапорной башне.
Отсюда видно, что башня БР25 м3 высотой 16,5 метров имеет рабочее давление - 1,5 атм. Поэтому, чтобы повысить давление в системе водоснабжении, башни размещают на наивысших точках местности (замена величины h в нашей формуле на большее значение) и в максимальной близости к потребителям, тем самым уменьшая гидропотери.
Выбор типа водонапорной башни:
- Существует несколько видов водонапорных башен, различающихся по конструкции и материалам. Наиболее распространены башни Рожновского.
- Выбор типа башни зависит от объема резервуара, высоты башни, климатических условий и других факторов.
Выбор объема резервуара:
- Объем резервуара должен обеспечивать регулирование неравномерности водопотребления в течение суток, а также создавать необходимый противопожарный запас.
- Формулы для расчета объема резервуара учитывают суточный и часовой расход воды, а также требования пожарной безопасности.
Расчёт высоты башни:
- Высота башни определяет напор воды в сети. Необходимо обеспечить достаточный напор для подачи воды на самые высокие точки обслуживаемой территории.
- Напор рассчитывается исходя из высоты самой высокой точки потребления воды, потерь напора в трубопроводах, а также свободного напора, необходимого для работы сантехнических приборов.
- Формула для расчета высоты башни учитывает геодезические отметки, длину и диаметр трубопроводов, а также требуемый напор.
Расчет давления в водонапорной башне и подбор её параметров под конкретные задачи может сделать даже школьник. Вначале следует определить высоту подъема воды, используя формулу h=n*hэ, где n — число этажей в здании, а hэ — высота этажа. Теперь нужно подобрать водонапорную башню, чтобы она давала большее давление, чем на верхних этажах. В современных зданиях напор воды обычно не превышает 6–8 атмосфер (по СНиП 2.04.01-85 от 0,3 до 6 атм для холодной и от 0,3 до 4,5 атм для горячей). Для зданий выше 40 метров дополнительно используются регуляторы давления (и вода может подаваться сверху вниз), а для высотных сооружаются целые технические этажи с насосными станциями.
Помимо основной функции, башни водоснабжения также создают запас воды на случай отключения электроэнергии или поломки насоса. Вода может быть израсходована на противопожарные цели, или отдана в систему водоснабжения потребителям. Объем резервного запаса воды зависит от типа водонапорной башни, и как правило, больший при увеличении высоты башни.
Замена водонапорной башни
Впоследнее время в интернете часто можно встретить рекламу "Замена водонапорной башни". Замена происходит путем применения систем автоматического регулирования подачи насоса в системе водоснабжения дома, в зависимости от колебаний суточного расхода воды потребителями в общей системе водоснабжения города. Регулировка происходит за счет изменения частоты вращения двигателя насоса частотным преобразователем, и тем самым регулирования подачи насоса. При этом обеспечена прямоточная подача без промежуточных емкостей. Прямоточные схемы гарантируют высокий напор, экономию воды и электроэнергии, снижение металлоемкости, а также полную экологическую безопасность: надежную защиту питьевой воды от любых химических загрязнений, бактерий и вирусов, радиации и т.п.
Современные насосные системы практически вытесняют водонапорные башни. Электроника и прочее оборудование, которое адаптирует работу насоса под условия, становятся «умнее» и постоянно удешевляются. Вероятно, со временем люди полностью откажутся от идеи использования водонапорных сооружений и встанет другая проблема: куда девать старую водонапорную башню.
Нужна ли замена башни Рожновского на преобразователь частоты решать Вам. Альтернативой может стать использование преобразователя частоты насоса, однако он не всегда дает экономию электроэнергии. Это объясняется тем, что экономия определяется разностью КПД насосных агрегатов в сравниваемых схемах. Поскольку КПД в башенной схеме постоянен и в равен максимальной величине, а у частотно-регулируемых насосов изменяется в диапазоне регулирования производительности, то во втором случае средняя величина КПД всегда будет меньше максимально возможной. Но в большинстве случаев подобрать насосный агрегат с рабочей точкой в номинале (максимальный КПД) не удается и его КПД оказывается чуть меньше, чем с частотным регулированием. Этим объясняется маленькая разность затрат на электроэнергию, которая в среднем составляет 8 % от разности полных приведенных затрат.
Однако, это может быть актуальным при обеспечении стабильного энергоснабжения насосной станции, что остается под большим вопросом в сельской местности. Поэтому, "Добрая старая водонапорная башня Рожновского" - это то, что нужно водопотребителям села и дачных поселков, где отсутствует центральная система водоснабжения. Другой альтернативы башни Рожновского при этом нет.
И если вы решили: купить водонапорную башню новую, то ее производство и монтаж водонапоной башни лучше доверить специализированным профильным предприятиям, имеющим лицензию на производство монтажных работ и опыт работ в строительной сфере. Так, наше предприятие на протяжении 10-ти лет занимается строительством стальных резервуаров для воды и установкой железобетонных водонапорных башен с металлическим баком наверху. Как правило объем бака составляет больше 100 кубов, и его размеры превышают допустимые транспортные габариты, для перевозки к месту монтажа. Это накладывает определенные ограничения на выполнение монтажных работ.
В таких схемах сварка конструкций башни Рожновского производится на месте монтажных работ. Изготовление бака водонакопительного выполняется на земле из рулонированной заготовки и свальцованных ребер жесткости. Рулонирование заготовки производится в заводских условиях посредством автоматической сварки карт из листа металла и сворачиванием полученных полотнищ в катушки. Этот способ позволяет сократить время монтажных работ, т.к. на монтаже требуется сварить лишь один продольный шов в баке. Для обеспечения точности размеров башни Рожновского изготавливается простейший кондуктор. После окончания сварочных работ производятся испытания герметичности швов и покраска металлических поверхностей конструкции. Все, бак водонапорной башни готов к подъему!
Монтаж башни Рожновского на месте строительства производится краном большой грузоподъемности. Кран выбирается по весу башни Рожновского (масса в сборе), максимальной высоте подъема груза, вылету стрелы крана. Схема подъема прорисовывается в проекте производства работ ППР, который делается индивидуально на каждый объект. Подняв башню краном и установив ее в проектное положение выполняют закрепление к закладным элементам или анкерам. Далее устанавливается автоматика водонапорной башни. После выполнения монтажных работ производятся гидроиспытания водонапорной башни и сдача в эксплуатацию.
