Wieża ciśnień: zasada działania, cel, charakterystyka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wieża ciśnień to najprostsza konstrukcja przeznaczona do autonomicznej regulacji przepływu i ciśnienia wody w instalacji wodno-kanalizacyjnej. Prosta zasada działania wieży ciśnień przesądziła o jej powszechnym zastosowaniu.

Rodzaje wież ciśnień

Takie projekty były używane przez ludzkość od kilku stuleci. Szczyt ich popularności przypada na koniec XIX - I połowę XX wieku. W tym czasie były używane w zajezdniach i stacjach do obsługi parowozów. Od tego czasu straciły na znaczeniu, ale nadal są wykorzystywane na przykład do autonomicznego zaopatrzenia w wodę obszarów podmiejskich lub przedsiębiorstw przemysłowych.

Pierwsze wieże ciśnień były budowane głównie z czerwonej cegły, rzadziej z drewna. Wtedy pojawiły się konstrukcje żelbetowe. W drugiej połowie XX wieku naukowiec Rozhnovsky zaproponował swój projekt z blach stalowych.

Wieża Rozhnovsky'ego wygląda bardzo podobnie do granatu z uchwytem. Średnica podstawy wieży ciśnień jest 1,5-2 razy mniejsza niż średnica zbiornika. Zaletami tej konstrukcji są duża szybkość montażu (puste cylindry są spawane z blach stalowych) i łatwy montaż na miejscu, a także stosunkowo niska waga.

Teraz do zaopatrzenia w wodę najczęściej instalowane są pojedyncze zbiorniki w postaci wolumetrycznych zbiorników metalowych. Jako podpory stosowane są słupy stalowe lub żelbetowe.

Zasada wieży ciśnień

Praca wieży ciśnień byłaby niemożliwa, gdyby nie zjawisko wyrównywania ciśnień w naczyniach połączonych, czyli równowaga hydrostatyczna. Pod wpływem grawitacji woda w zbiorniku wypiera ciecz z rur, aż ciśnienie w zbiorniku zrówna się z ciśnieniem w rurociągu. To była podstawa działania wież ciśnień przed pojawieniem się pomp elektrycznych.

Wraz z pojawieniem się pomp elektrycznych schemat ich pracy nieco się zmienił. Jeśli wcześniej były głównymi źródłami wody w systemie, teraz zaczęły pełnić rolę rezerwy. Przepompownia działa jako „dostawca” wody, która dostarcza ciśnienie poprzez system rur bezpośrednio do konsumenta.

W tym samym czasie pompa pompuje wodę do zbiornika wieży, aż do całkowitego napełnienia lub zadziałania automatyki. W momencie szczytowego obciążenia, kiedy zużycie wody jest maksymalne, a przepompownia nie radzi sobie z pracą, zawór zbiornika otwiera się, a woda zaczyna płynąć do systemu z rezerwy. Dzieje się tak, dopóki stacja wodociągowa nie zacznie ponownie radzić sobie ze swoimi obowiązkami. Późniejcały cykl się powtarza.

Elementy wieży ciśnień

Niezależnie od rodzaju i zasady działania wieża ciśnień składa się z 5-6 jednostek. Liczba elementów może się znacznie różnić i zależy od przeznaczenia obiektu, jego lokalizacji, oddalenia od źródła pierwotnego, jakości wody i innych kryteriów.

Tak czy inaczej, każda wieża zawiera:

1. Zbiornik - zbiornik stalowy, żelbetowy lub plastikowy o pojemności od kilkudziesięciu do kilku tysięcy metrów sześciennych.
2. Wspornik - konstrukcja szkieletowa lub monolityczna wykonana ze zbrojonego betonu, belek stalowych lub czerwonej cegły o wysokości nie większej niż 25-30 metrów. Musi utrzymywać zbiornik powyżej poziomu każdego konsumenta.
3. Pionowy dopływ wody - rura zasilająca wychodząca ze źródła i odpływu o średnicy 200 m, która jest poprowadzona do sieci wodociągowej.
4. Właz wentylacyjny - na zdjęciu wieży ciśnień jest oznaczony strzałką. Konieczne jest utrzymanie odpowiedniej objętości powietrza w zbiorniku i zapobieganie stagnacji wody.
5. Przepompownia z układami sterowania to odrębna struktura, zwykle umieszczona nad źródłem.

Do konstrukcji wieży ciśnień można wprowadzić system filtrowania o różnych stopniach oczyszczania wody, a także automatykę kontrolującą poziom cieczy i zapobiegającą jej spadkowi do wartości krytycznej.

Główne funkcje wieży ciśnień

Z zasady działania wieży ciśnień wynika jej główna funkcja -dostosowanie harmonogramu pracy przepompowni. Wyobraź sobie sytuację, w której pompa dostarcza wodę bezpośrednio, bez ogniwa pośredniego w postaci wieży ciśnień.

Na życzenie każdego konsumenta włącza się i wyłącza, czyli działa chaotycznie. W efekcie wzrasta zużycie jego mechanizmów, zużycie energii staje się nierównomierne, co zwiększa obciążenie elektrowni.

W rezultacie firmy serwisowe są zmuszone wydawać pieniądze na drogie naprawy. Aby temu zapobiec, instalują wieże ciśnień.

Drugą funkcją jest utrzymywanie ciśnienia w rurociągu. Woda znajdująca się na znacznej wysokości, pod wpływem samej grawitacji wytwarza w układzie wymagane ciśnienie. W rezultacie ładunek jest usuwany z przepompowni.

Dodatkowy cel

Inne przeznaczenie i zasada działania wieży ciśnień są ze sobą ściśle powiązane. Woda w źródle bardzo rzadko spełnia ustalone normy sanitarne, więc jeśli jest wykorzystywana na potrzeby domowe lub do picia, wieża ciśnień jest wykorzystywana jako instalacja filtracyjna.

Filtry zgrubne są wbudowane w system rurociągów zasilających, które wychwytują metale ciężkie, tlenki żelaza i ołowiu, piasek i inne zanieczyszczenia. W zbiorniku palenisko osiada i staje się jeszcze czystsze. System wkładów czyszczących zainstalowany na doprowadzeniu wody zasilającej może oczyszczać wodę z bakterii chorobotwórczych, dostarczając dokonsumentowi idealnie czysty produkt.

Stworzenie awaryjnego zaopatrzenia w wodę, które można wykorzystać w przypadku awarii sieci wodociągowej lub pożaru, to kolejna dodatkowa funkcja wieży ciśnień.

Praca wieży z autopompą

Zasada działania wieży ciśnień z automatyczną pompą praktycznie nie różni się od opisanego przez nas wcześniej schematu pracy. Jedynym wyjątkiem jest fakt, że w takim układzie nie ma przepompowni jako takiej. Jego funkcję spełnia kompaktowa pompa elektryczna.

Gdy poziom wody w zbiorniku spadnie poniżej wartości progowej, system automatyki wysyła sygnał, a pompa zaczyna pompować wodę do zbiornika. Po napełnieniu zbiornika poczekaj, aż poziom cieczy ponownie opadnie.

Takie systemy są najczęściej używane w obszarach prywatnych i podmiejskich. Jako wskaźnik poziomu cieczy działa pływak, który opadając prawie do samego dna zamyka styki i daje sygnał do przekaźnika, w przeciwnym razie już steruje pracą pompy.

Definicja cech

Aby system mógł prawidłowo wykonywać swoje zadania, konieczne jest, aby wysokość wieży ciśnień była większa niż wysokość jakiejkolwiek innej obsługiwanej konstrukcji. Dlatego często na dachach wielopiętrowych budynków można zobaczyć zbiorniki na wodę (zwłaszcza na amerykańskich filmach). Jeśli ten warunek nie jest spełniony, możliwa jest stagnacja wody w zbiorniku.

Innym ważnym parametrem wieży ciśnień jest objętość zbiornika roboczego. Ten wskaźnik jest określony przez schemat blokowywody przez konsumentów. Zazwyczaj wielkość pojemnika jest dobierana tak, aby zgromadzony płyn wystarczał do użycia przez cały dzień. W takim przypadku pompa włączy się tylko w nocy, co zmniejszy obciążenie sieci energetycznej.

Cechy projektowe fundamentu

Wysokość wieży i objętość zbiornika bezpośrednio wpływają na koszt wieży. A mówimy nie tyle o koszcie konstrukcji wsporczej i zbiorniku, co o cenie fundamentu. Przed wyborem rodzaju i głębokości posadowienia dokonuje się obliczeń nie tylko dla obciążenia statycznego, ale również dla obciążenia dynamicznego - podczas napełniania zbiornika mogą wystąpić drgania powodujące niewyważenie konstrukcji.

Stabilność jest również obliczana z uwzględnieniem wpływu obciążenia wiatrem. Im wyższa wieża, tym bardziej będzie odchylać się od pionowej płaszczyzny przy silnym i porywistym wietrze. Kołysząc się, wieża zacznie „zakłócać” wodę, pojawią się fale, które kilkakrotnie zwiększą dopuszczalne ciśnienie wieży ciśnień na podstawie. W rezultacie struktura się zawali.

Dlatego, instalując nawet wiejski dom, nie zaniedbuj pomocy profesjonalistów. Wydając pieniądze teraz, możesz mieć pewność co do niezawodności i wydajności swojej wieży ciśnień w przyszłości.