Водонапорные башни Рожновского
- это специальные сооружения в системе водоснабжения, предназначенные для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, способствующие созданию её запаса, а также выравнивания графика работы водяных насосных станций.
Основное назначение водонапорных башен - аккумулирование воды для снижения нагрузки на насосную систему водопровода. Наибольшее применение получили водонапорные башни системы Рожновского.
Производство водонапорных башен имеет ряд особенностей. Прежде всего это связано с тем, что водонакопительный бак расположен на определённой высоте и вся конструкция требует обеспечения достаточной жёсткости и надёжности, ведь кроме веса самой конструкции необходимо удерживать и вес воды, находящейся в ней.
Рисунок. Общий вид водонапорных башен Рожновского
Таблица. Габаритные технические характеристики водонапорных башен Рожновского
| Наименование |
ВБР-15 |
ВБР-25 |
ВБР-50 |
ВБР-50 |
|||
| Объём бака, куб.м. | 15 | 25 | 50 | 50 | |||
| Высота дна бака, м. | 12 | 12 | 15 | 15 | 18 | 18 | 18 |
| Диаметр опоры, м. | 1220 | 2000 | 3020 | ||||
| Опора H1=6 м., шт. | 2 | 2 | 2 | 2 | - | - | 12,4 |
| Опора H1=6 м., шт. | - | - | 1 | 1 | 2 | 2 | 12,4 |
| Рисунок | а | б | в | г | д | е | ж |
Примеры изготовленных и смонтированных работы в нашей фотогалерее .
Водонапорные емкости и водонапорные резервуары - являются неотъемлемой составной частью водонапорных башен. Водонапорные емкости - изобретение довольно древнее и вначале их внешний вид был далёк от современных водонапорных башен, но всегда принцип был одним и тем же. Например, водопровод в Древнем Риме - вблизи расположенного на возвышенности источника сооружался водоем, в котором вода накапливалась и по акведукам подавалась в городской водопровод.
Археологические раскопки, проведенные на территории бывшего Советского Союза, обнаружили остатки водопроводов на Кавказе и в Средней Азии, в России и на Украине. В XVII веке появился первый напорный водопровод в московском Кремле. Вода из Москвы-реки забиралась механизмом на лошадиной тяге и под напором подавалась в бак на башне, а оттуда по трубам поступала в здание.
Водонапорная башня системы Рожновского разработана инженером А.А. Рожновским в 1936 году. Её основное преимущество на тот момент - быстрота монтажа, которая составляла 2-4 дня, отсутствие необходимости подогрева в зимнее время и дешевизна изготовления в сравнении с кирпичными башнями. Эти неоспоримые достоинства являлись в то время огромным прорывом в технологиях. За изобретение водонапорной башни такого типа в 1942 году инженер был награжден Сталинской премией.
Но Рожновский А.А. был не первым, кто предложил водонапорные башни такой конструкции без подогрева. Инженер Земсков П.И. в 1925 году на основании множественных замеров температуры воды в прижелезнодорожных водонапорных башнях в зимнее время пришел к выводу о возможности создания не обогреваемых башен, что способствовало значительной экономии. Земсков П.И. установил определённую закономерность соотношения объёма накопительного резервуара водонапорной башни и скорость смены (притока и оттока) воды в нём, т.о. получив ряд принципов, которые позволили отказаться от системы обогрева водонапорных башен в зимний период.
Первоначально основное применение водонапорные башни находили только на железной дороге для хранения запасов воды предназначенной для паровозов, но начиная 1951 года башни нашли свое применение в сельском хозяйстве, где они получили множество положительных отзывов за время эксплуатации.
Водонапорная башня часто оказывалась одним из первых строений при строительстве поселений, железнодорожных станций или производств и позже вокруг неё возводилась остальная инфраструктура. Нередко водонапорные башни построенные из кирпича или камня являлись частью городского ансамбля и считались истинным шедевром архитектуры. Некоторые из них сохранились до наших дней, часть из которых выполняют свои функции по аккумулированию воды и сегодня, а некоторые переоборудованы для различных нужд.
Основное назначение башен - компенсация суточных пиковых нагрузок в процессе потребления воды, противопожарный запас воды, использование воды на полив сельхозкультур в случае необходимости.
В настоящее время башни Рожновского продолжают свой труд на благо сельского хозяйства. Они до сих пор продаются и монтируются не смотря на появление множественных новых разработок и изобретений. Сегодня водонапорные башни системы Рожновского стали неотъемлемой частью не только сельского пейзажа в России. За время прошедшее с момента изобретения водонапорной башни Рожновского их установлено более 400 тысяч единиц.
Внешне водонапорные башни могут представлять собой как простую стальную конструкцию, так и кирпичное или железобетонное строение высотой до нескольких десятков метров, с установленной емкостью для воды на самом верху. Объём емкости зависит от размера водопровода, расходом воды и составляет от нескольких кубических метров (в случае малых водопроводов, используемых для небольших предприятий или деревень) до нескольких тысяч кубических метров (в случаях больших водопроводов, используемых в больших городах). Водонапорная башня имеет простую конструкцию и состоит из резервуара или емкости для воды, чаще всего цилиндрической формы, и опорной конструкции. Опорные конструкции выполняются в основном из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки - преимущественно из железобетона и стали. Водонапорные башни оборудуются трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами, которые автоматически отключают насосы закачивающие воду, для предотвращения переполнения емкости, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Иногда, водонапорный резервуар, в отличие от водонапорной башни, не имеет опорной конструкции, но устанавливается на возвышенностях местности. Такой способ хранения воды чаще всего применяется в горной или холмистой местности. Роль опорной конструкции для резервуара выполняет естественный рельеф местности, что позволяет снабжать водой посёлок или деревню. Количество и объём емкостей с водой также варьируется от уровня потребления и размеров водопроводной системы.
Ввиду того, что иногда сложно распределить водопровод по городу от одной водонапорной башни, очень часто для равномерного распределения воды устанавливают несколько водонапорных башен для отдельных микрорайонов или улиц. Это позволяет экономить место для установки и в случае аварий на трубопроводе перераспределять подачу воды от других водонапорных башен.
Схема работы водонапорной башни представлена на рисунке ниже. Насосная станция производит забор грунтовых вод в водонапорную башню, при этом в процессе закачки вода подвергается дезинфекции и фильтруется, после чего поступает непосредственно в резервуар установленный на вершине водонапорной башни. Из водонапорной башни вода поступает в жилые дома. Как видно из схемы, резервуар с водой должен быть установлен выше уровня последнего этажа жилого здания, для нормальной подачи воды. 
Очень часто водонапорные резервуары применяют для хранения пожарного и аварийного запаса воды, что позволяет в случае возникновения пожара или другой чрезвычайной ситуации обходиться без электронасосов. Т.о. водонапорная башня системы Рожновского это идеальный вариант для запасов пожарной воды в любых условиях.
Принцип действия и регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Насос установленный в скважине, подает воду в резервуар водонапорной башни, установленный в самом верху. Когда вода поднимается до верхней отметки в водонапорной башне, датчик уровня дает команду скважинному насосу на отключение. Включением и отключением насоса занимается простейшая автоматика, не требующая обслуживания и контроля. По мере разбора воды из башни по магистрали, уровень поверхности понижается, и по достижении отметки, срабатывает датчик уровня воды и включает насос для заполнения резервуара воды, установленного в водонапорной башне. Таким образом, в башне постоянно находится запас воды, определяющийся объемом башни от нулевой отметки до уровня верхнего уровня.
Объём резервуара, высота и размер подходящего водопровода зависит от ряда факторов, в том числе предполагаемого расхода воды, типа скважины или глубины залегания водоносного горизонта. Для автономных систем водоснабжения в настоящее время используются различные схемы подачи воды. Установку водонапорной башни производят в следующих случаях:
Хотя водонапорные башни имеют и ряд недостатков, но они все компенсируются лёгкостью и удобством их обслуживания, простотой установки и монтажа, а также низкой ценой и быстрой скоростью установки практически в любой местности. Но самое главное достоинство водонапорной башни Рожновского является её высокий уровень автоматизации работы и возможность удалённого слежения за её состоянием, не требующий постоянного нахождения человека для её обслуживания.
К примеру, во многих поселках и садовых товариществах для централизованного водоснабжения используются водонапорные башни, невзирая на громоздкость конструкции, система водоснабжения при этом отличается простотой и высокой надежностью. Для нормального функционирования такого водопровода не требуется больших затрат и позволяет установить в скважину недорогой высокопроизводительный отечественный насос, который не требует серьёзного обслуживания и каких-либо особых условий эксплуатации.
Наша фирма производит различные виды водонапорных башен Рожновского из стали с объёмом резервуара от 10 куб.м. по типовым проектам, а также по индивидуальным проектам согласно условиям заказчика. Все водонапорные башни изготавливаются с учётом требований заказчика и комплектуются всем необходимым оборудованием (водопроводные трубы, лестницы для обслуживания, стойки, колонны, опорная конструкция и т.п.) При необходимости мы изготавливаем различные опорные металлоконструкции для установки емкостей и резервуаров для хранения воды, как для питьевой, так и технической, а также для установки пожарных резервуаров. Возможно изготовление как отдельных частей водонапорной башни (емкость или резервуар, опорная конструкция, водопроводы и т.д.).
Мы производим водонапорные башни «Рожновского», которые представляют собой сварную листовую конструкцию и конструктивно состоящей из емкости для воды (накопительная емкость цилиндрической формы с коническими днищем и крышей) и цилиндрической опоры, заполняемой водой.
Для производства водонапорных башен Рожновского, резервуаров и трубной обвязки мы используем исключительно новые материалы, которые ранее не эксплуатировались, что соответствует санитарно-эпидемиологическим нормам и позволяет использовать их в системах водоснабжения как людей, так и животных без каких-либо ограничений.
Сегодня на рынке купить водонапорную башню не составляет труда. Производство водонапорных башен Рожновского осуществляется как по типовым проектам, так и по индивидуальным проектам, с учётом пожеланий заказчика.
Купить водонапорную башню с учётом всех требований к конкретному проекту сегодня - не проблема! В продаже на рынке металлоизделий широкий ассортимент башен, как по вместимости, так и по размерам, и покупка водонапорной башни подходящая по характеристикам это всего лишь вопрос выбора производителя.
Все напорно-регулирующие емкости выполняют одинаковую функцию - компенсации несовпадения режимов потребления и подачи воды в разные часы. Когда насос подает количество воды, а обслуживаемый объект потребляет в это время меньшее количество воды, разность поступает в бак. Этот объем подается на объект в часы, когда потребление превышает подачу насоса.
Расчёт объёма накопительного бака выполняется на основе статистического анализа потребления воды при заданном количестве потребителей. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
Основным фактором, определяющим объем водонапорной емкости и высоту ее расположения, является график расходования воды потребителями, которых эта система должна обслуживать. В большинстве случаев определить точные данные невозможно из-за разнообразия и неполноты входной информации.
Независимо от выбора напорно-регулирующей емкости, расчет высоты, на которой должна располагаться нижняя точка бака, одинаков и выполняется после определения всех гидравлических потерь на пути от емкости до диктующей точки - водоразборного крана, расположенного в наиболее неблагоприятных условиях как в отношении геодезических отметок (высокие геодезические отметки), так и в отношении удаленности от источника
В последнее время в связи с участившимися лесными пожарами, для независимого от условий хранения запасов воды, предназначенной для пожаротушения, повысился спрос на водонапорные башни имеющие некоторые нестандартные элементы и размеры. По желанию Заказчика нами разрабатываются все нестандартные элементы водонапорных башен и емкостей, что повышает универсальность использования нашей продукции в любых условиях и для любых условий эксплуатации.
Для создания давления в сети, а также в качестве накопительной емкости служит водонапорная башня. В последнее время наибольшее распространение в системах автономного водоснабжения получила т.н. башня Рожновского.
Башня Рожновского состоит из бака и водонапорной опоры, на крыше бака - люк для осмотра. Для обслуживания башни предусмотрена наружная лестница с ограждением.
Водонапорные башни рассчитаны для строительства в районах со следующими характеристиками: Расчётная зимняя температура наружного воздуха не ниже минус 30°С. Вес снегового покрова до 100кгс/м. Давление ветра до 38кгс/м. Грунты в основании однородные, непросадочные. непучинистые со следующими нормативными характеристиками: ?н=0,49 рад(28°); Сн=2кПа(0.02кгс/см’); Е=14,7мПа(150кгс/см2);у=1,8т/м3. Грунтовые воды отсутствуют. Для эксплуатации водонапорных башен в районах с расчётной зимней температурой от минус 20 до минус 30°С необходимо обеспечить, как минимум, двухкратный водообмен в сутки. При температуре выше минус 20°С допускается однократный водообмен. Водонапорные башни предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6°С преимущественно из буровых скважин.
Водонапорные башни представляют собой сварную листовую конструкцию, состоящую из цилиндрической обечайки с коническими крышей и днищем, цилиндрической водозаполняющейся опорой. Опора закрепляется на монолитном железобетонном фундаменте посредством закладных и соединительных деталей. Нижняя часть опоры обсыпается местным грунтом на высоту 2.45м над поверхностью земли. Для подъёма на насыпь предусмотрена железобетонная лестница; под выпуском сигнальной трубы в насыпи устраивается бетонный лоток для защиты откоса от размывания. Откосы насыпи укрепляются посевом многолетних трав. Рядом с башней устраивается колодец, обслуживания, служащий для размещения водопроводной арматуры.
В принципе, от всех перечисленных недостатков можно избавиться, но это вызовет дополнительное удорожание системы водоснабжения и поставит вопрос о целесообразности перехода к другой схеме подачи воды.
Погружной насос (1), опущенный в скважину (2), подает воду в водонапорную башню (3). Когда вода поднимается до верхней отметки (В) в водонапорной башне, датчик уровня дает команду насосу на отключение. Включением и отключением насоса занимается простейшая автоматика (А), размещенная в павильоне (4). По мере разбора воды из башни по магистрали (5), уровень поверхности понижается, и по достижении отметки (Н), датчик уровня (ДУ) дает команду на включение насоса. Таким образом, в башне постоянно находится запас воды, определяющийся объемом башни от нулевой отметки до уровня (Н).
Насосные станции систем водоснабжения и канализации представляют собой комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Состав сооружений, их конструктивные особенности, тип и число основного и вспомогательного оборудования определяются исходя из принципов комплексного использования водных ресурсов и охраны природы с учетом назначения насосной станции и предъявляемых к ней технологических требований.
По своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения насосные станции подразделяются на станции I подъема, II подъема, повысительные и циркуляционные.
Насосные станции I подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки воды, непосредственно в резервуары, распределительную сеть, водонапорную башню либо другие сооружения в зависимости от принятой схемы водоснабжения. На промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же насосной станции могут быть установлены насосы; подающие воду как на очистные сооружения, так и непосредственно на предприятия без очистки.
Насосные станции II подъема служат для подачи очищенной воды потребителям, обычно из резервуаров чистой воды.
В некоторых случаях насосы I и II подъема могут быть размешены на одной станции, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение не всегда возможно и зависит от вида водоисточника, наличия и типа очистных сооружений, от рельефа местности и т. п.
Повысительные насосные станции (станции подкачки) предназначены для повышения напора в водопроводной сети или в водоводе. В этом случае вода забирается из одной сети (участка водовода) и под повышенным напором подается в другую сеть (района города, отдельного цеха промышленного предприятия) или в последующий участок длинного водовода.
Циркуляционные насосные станции входят в схемы оборотного технического водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях, одни насосы подают отработавшую на предприятии воду на охлаждающие или очистные устройства, а другие насосы возвращают подготовленную воду снова к производственным установкам.
Назначение насосных станций в схемах канализации заключается в подъеме сточной воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать эти воды самотеком. Канализационные насосные станции устраивают также для того, чтобы избежать большого заглубления самотечного коллектора. В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой, расположенный выше.
По расположению в общей схеме канализации насосные станции подразделяются на главные, которые служат для перекачивания сточных вод со всей территории населенного пункта или промышленного приятия, и районные, предназначенные для перекачивания сточных вод только с части территории населенного пункта или промышленного предприятия. Районные насосные станции перекачивают воду или непосредственно на очистные сооружения, или в близлежащий коллектор.
Наряду с обеспечением напора и подачи, предусмотренных графиком водоподачи или водоотведения для нормальных и аварийных условий, при сооружении и оборудовании насосных станций необходимо при наименьших затратах на их строительство и эксплуатацию обеспечивать: требуемую степень надежности и, следовательно, определенную степень бесперебойности работы; долговечность, соответствующую народнохозяйственному значению объектов, в состав которых они входят; достаточные удобства эксплуатации и широкое применение автоматики и телемеханики.
При строительстве насосных станций не следует допускать излишеств в составе и размерах сооружений, кубатуре зданий, основном и вспомогательном оборудовании, объемах временного строительства, архитектурном оформлении и т. п.
Необходимо наиболее полно использовать стандартные изделия и местные строительные материалы. Строительство должно быть выполнено в наиболее короткие сроки при возможно меньшей стоимости, максимальной механизации строительного процесса, применении совершенного строительного оборудования и передовых методов труда, а также при сокращении трудоемкости работ. Ущерб, который может быть причинен при возведении сооружений насосной станции вследствие затопления и подтопления территорий, занесения и размывания русла, переформирования берегов, изменения ледового режима и нарушения рыбного хозяйства, следует сводить до минимума.
В заключение необходимо особо отметить, что состав сооружений и оборудования насосной станции, равно как и вся схема водоснабжения или канализации в целом, должны отвечать условиям будущей эксплуатации при непрерывно изменяющихся размерах и режиме водопотребления в данном районе на основе плана развития народного хозяйства.
