Конструкция водонапорной башни и оборудование ее трубопроводами

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЕВРАЗИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Л.Н.ГУМИЛЕВА

Кафедра: «Технология промышленного и гражданского строительства»

Дисциплина: «Инженерные системы зданий и сооружений»

 

 

 

 

 

СРО

На тему: «конструкция водонапорной башни и оборудование ее трубопроводами»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Жанымбетов Мурат ст. Группы ТПГС-24

Проверил: Берикбаев М.К. доцент, к.т.н.

 

 

 

 

АСТАНА 2015г.

Введение 3

Общие сведения 4

ГОСТ 5

Схема водонапорной башни 7

Принцип действия и разновидности конструкции водонапорных башен 8

Башни Рожновского 9

Галерея 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Несмотря на то, что мы живем в век автоматизации всех технологических процессов, старые добрые водонапорные башни, обеспечивающие нас водой, продолжают служить людям в современных бытовых условиях. Более того, их количество постоянно растет.

Принцип работы основан на действии Закона сообщающихся сосудов, который является одним из базовых законов гидростатики. Данный вид сооружений известен с древности, но и в наши дни водонапорные башни не утратили актуальности, особенно для местности с дефицитом энергии.

Водонапорные башни с баками, предназначенными для хранения запаса воды, сооружают вследствие несоответствия подачи воды и ее потребления в отдельные часы, а также для подачи ее под необходимым напором во время остановки насосов.

Основной задачей работы водонапорной башни является компенсация не совпадения режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток, которые достигаются аккумулированием излишка подаваемой воды в одни часы и пополнением ее недостатка в другие часы суток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведения

Так что же представляет собой водонапорная башня и как она функционирует? Многим известно, для чего нужна водонапорная башня - это устройство регулирует операции систем водоснабжения. Оно может управлять процессом подачи воды, ее мощности, контролирует ее расход.

Также башня создает внутри себя резерв жидкости и управляет насосом. Башня состоит из двух частей - большой емкости для хранения воды и так называемого башенного ствола. Несмотря на внешнюю простоту сооружения, водонапорная башня иногда может являться своего рода архитектурным элементом, и иметь историческое значение в тех городах и деревнях, где они когда-то были построены.

Стоит отметить, что в разных населенных пунктах эти монументальные конструкции обычно имеют различный внешний вид. Принцип работы данного сооружения заключается в том, что вода с помощью специального насоса поступает в резервуар, предназначенный для ее хранения, стоимость станции водоснабжения зависит от максимальной производительности, необходимого напора и глубины водозабора.

Главным достоинством водонапорной конструкции является ее автономность. В случае возникновения непредвиденной ситуации, связанной с перебоями электроэнергии, водонапорное сооружение станет единственным верным решением. Особенно это актуально и необходимо в тех районах, где есть большое количество потребителей воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГОСТ

 9. ЕМКОСТИ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВОДЫ  

9.1. Емкости в системах водоснабжения в зависимости от назначения должны включать регулирующий, пожарный, аварийный и контактный объемы воды. 
   9.2. Регулирующий объем воды Wp, м3, в емкостях (резервуарах, баках водонапорных башен, контррезервуарах и др.) должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле

 (33)

где Qсут.max ? расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут;  
Кн — отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станциях водоподготовки, насосных станциях или в сеть водопровода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления;  
Кч — коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости или сети водопровода с регулирующей емкостью, определяемый как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления. 
    Максимальный часовой отбор воды непосредственно на нужды потребителей, не имеющих регулирующих емкостей, следует принимать равным максимальному часовому водопотреблению. Максимальный часовой отбор воды из регулирующей емкости насосами для подачи в водопроводную сеть при наличии на сети регулирующей емкости определяется по максимальной часовой производительности насосной станции. 
    В емкостях на станциях водоподготовки следует предусматривать дополнительно объем воды на промывку фильтров, определяемый согласно п. 6.117. 
   Примечание. При обосновании в емкостях допускается предусматривать объем воды для регулирования суточной неравномерности водопотребления. 
   9.3. Пожарный объем воды надлежит предусматривать в случаях когда получение необходимого количества воды для тушения пожара непосредственно из источника водоснабжения технически невозможно или экономически нецелесообразно. 
   9.4. Пожарный объем воды в резервуарах должен определяться из условия обеспечения: 
    пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов согласно пп. 2.12- 2.17,2.20, 2.22— 2.24; 
    специальных средств пожаротушения (спринклеров, дренчеров и др., не имеющих собственных резервуаров) согласно пп. 2.18 и 2.19; 
    максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения с учетом требований п. 2.21. 
    Примечание. При определении пожарного объема воды в резервуарах допускается учитывать пополнение его во время тушения пожара, если подача воды в них осуществляется системами водоснабжения I и II категорий. 
   9.5. Пожарный объем воды в баках водонапорных башен должен рассчитываться на десятиминутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды. 
    Примечание. При обосновании допускается хранение в баках водонапорных башен полного пожарного объема воды, определенного по п. 9.4. 
   9.6. При подаче воды по одному водоводу в емкостях следует предусматривать:   

  аварийный объем воды, обеспечивающий  в течение времени ликвидации  аварии на водоводе (п. 8.4) расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере 70 % расчетного среднечасового водопотребления и производственные нужды по аварийному графику; 
    дополнительный объем воды на пожаротушение в размере, определенном согласно п. 9.4. 
    Примечания: 1. Время, необходимое для восстановления аварийного объема воды, надлежит принимать 36-48 ч. 
    2. Восстановление аварийного объема воды следует предусматривать за счет снижения водопотребления или использования резервных насосных агрегатов. 
    3. Дополнительный объем воды на пожаротушение допускается не предусматривать при длине одной линии водовода не более 500 м до населенных пунктов с числом жителей до 5000 чел., а также до промышленных и сельскохозяйственных предприятий при расходе воды на наружное пожаротушение не более 40 л/с. 
   9.7. Объем воды в емкостях перед насосными станциями подкачки или оборотного водоснабжения, работающими равномерно, следует принимать из расчета 5—10-минутной производительности насоса большей производительности. 
   9.8. Контактный объем воды для обеспечения требуемого времени контакта воды с реагентами надлежит определять согласно п. 6.167. Контактный объем допускается уменьшать на величину пожарного и аварийного объемов в случае их наличия. 
   9.9. Емкости и их оборудование должны быть защищены от замерзания воды. 
   9.10. В емкостях для питьевой воды должен быть обеспечен обмен пожарного и аварийного объемов воды в срок не более 48 ч. 
    Примечание. При обосновании срок обмена воды в емкостях допускается увеличивать до 3—4 сут. При этом следует предусматривать установку циркуляционных насосов, производительность которых должна определяться из условия замены воды в емкостях в срок не более 48 ч с учетом поступления воды из источника водоснабжения. 
   9.11. Конструкции резервуаров и водонапорных башен следует принимать по п. 14.18.

 

Водонапорные башни   

9.23. Водонапорные башни допускается  проектировать с шатром вокруг  бака или без шатра в зависимости  от режима работы башни, объема  бака, климатических условий и  температуры воды в источнике  водоснабжения. 
   9.24. Ствол водонапорной башни допускается использовать для размещения производственных помещений системы водоснабжения, исключающих образование пыли, дыма и газовыделений. 
   9.25. При жесткой заделке труб в днище бака водонапорной башни на стояках трубопроводов надлежит предусматривать компенсаторы.  
   9.26. Водонапорная башня, не входящая в зону молниезащиты других сооружений, должна быть оборудована собственной молниезащитой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема водонапорной башни

 

   

 

 

 

1 - грязевая труба

2 - труба наполнения башни

3 - закладные детали

4 - фундамент

5 - земляная насыпь

6 - ствол

7- наружная лестница

8 - внутренняя лестница

9 - световой люк

10 - сапун

11 - крыша бака

12 - льдоудержатели

13 - бак 

 

 

 

ВБР заполняется водой двумя способами. По первой схеме подключения – водонапорная башня заполнятся водой, которая поступает сверху. Это самый неэкономичный способ с точки зрения потребления электроэнергии, однако, при этом исключаются гидроудары в магистрали при включении глубинного насоса. Второй способ подключения – насос качает воду непосредственно в магистраль, а водонапорная башня выступает в роли «потребителя-накопителя» и вода поступает снизу. Такой метод подключения более экономичный, однако, наличие гидроударов в системе может привести к ее порывам.

 

 

Принцип действия и разновидности конструкции

Как было сказано выше, в башне работает закон гидростатики. Благодаря ему жидкость в открытой системе стремится занять одинаковый уровень во всех сообщающихся сосудах. Сосудом в данном случае можно считать элементы трубопровода. Для поддержания постоянного давления в трубах необходим постоянный перепад высот водяного столба. При этом вода из резервуара башни должна распределяться по трубопроводу потребителям, а это значит, что он должен находиться выше самой высокой точки водоразбора.

Конструктивная задача проста — установить резервуар на определённой высоте. Каждый инженер решал эту задачу по-своему, и в итоге появилось множество разновидностей водонапорных башен (ВД).

1. Каменная  кладка (старый метод). Башня и резервуар полностью выложены из кирпича. Последняя ВБ, построенная по этому методу датируется 1885 г.

2. Железобетонные  башни с резервуарами. ВБ из конструктивного железобетона строились в основном в советский период. Объём ж/б резервуара мог доходить до 150 куб. м.

3. Башни  на гиперболоидных опорах. Опоры, изобретённые великим русским инженером В. Г. Шуховым, помимо исключительных конструктивных свойств, представляют художественную ценность. Всего их построено самим архитектором около 200. Принцип гиперболоидной опоры применяется сегодня при строительстве самых высоких зданий и башен мира.

4. Резервуар  на рамном стальном каркасе. Самый  простой с точки зрения проекта вариант. Конструкция рамы произвольная (прямоугольная, треугольная, сборно-разборная и т. д.).

5. Стальной  бак переменного сечения («граната»). Изготавливается на заводе путём  соединения по оси двух цилиндрических  резервуаров разного диаметра. Опорой  служит ёмкость (труба) меньшего  диаметра, расположенная снизу. Это  самый распространённый вид ВБ  в России. Привлекателен из-за быстрого монтажа и изготовления, но представляет трудности при перевозке (негабарит).

6. Индивидуальные  резервуары. Это элементы водонапорной  башни, тем или иным образом  подключенные к системе водоснабжения отдельно взятого дома.

 

 

Водонапорные башни Рожновского

Наибольшее применение получили водонапорные башни системы Рожновского.

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.

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 СНГ. За время прошедшее с момента изобретения водонапорной башни Рожновского их установлено более 400 тысяч единиц.

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.

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.