Москва-товарная, водонапорная башня

Устройство и назначение

Основные функции водонапорной башни

Водонапорная башня предназначена для обеспечения регулирования расхода и напора воды в сети водопровода в автономном режиме. Достаточно простой физический принцип работы определил развитие и широкое распространение этого вида гидротехнических сооружений.

Водонапорная башня осуществляет следующие функции:

• обеспечение поступления воды потребителям;
• равномерное распределение подачи воды при одновременном включении большого числа водопотребителей выполнение функции резервного источника водообеспечения.

Разновидности водонапорных башень

• Башни кирпичной кладки (устаревший метод).
• Железобетонные.
• Резервуары на гиперболоидных опорах.
• Бак на рамных стальных каркасах.
• Стальные резервуары переменного сечения (башни Рожновского).
• Индивидуальные резервуары.

Все водонапорные сооружения имеют одинаковый набор основных элементов, который может варьироваться в зависимости от времени постройки, требуемой производительности, уровня грунтовых вод, воды, рельефа окружающей местности. Тем не менее, существует определённый ряд обязательных конструктивных элементов, объединяющих все виды этих уникальных инженерных сооружений:

• Резервуар (бак) объёмом от десятков до тысяч кубических метров. Выполняется из стали, бетона, пластика, других антикоррозионных материалов. Устанавливается на высоте из расчёта превышения уровня дна резервуара высоты наивысшей точки потребления.
• Опора резервуара, составляющая основное «тело» башни высотой до 25 — 30 метров. Представляет собой монолитную или рамную конструкцию из стальных балок, железобетона или кирпича.
• Вертикальный трубопровод (подводящая и отводящая линии). Подводящий трубопровод, питающий бак водой, монтируется от насосов под наружную верхнюю крышку резервуара. Отводящая линия (трубопровод диаметром от 200 мм) подключается к системе водоразбора.
• Вентиляционный люк. Располагается в верхней части резервуара и предназначен для поддержания давления во время прекращения подачи воды.
• Насосное оборудование. Размещается в отдельно стоящем сооружении, построенном над источником водоснабжения. Оснащается системой управления, которая периодически включает насосы на подкачку воды в случае падения её уровня.
• Система фильтрации.

Функциональная значимость водонапорной башни

      Зачастую при установке водонапорных башен речь идёт о поднятии на высоту воды в объеме от 50 кубов. Потребителей у этого ресурса много и расходование осуществляется неравномерно. Классическая функция при этом может заключаться в снабжении водой тех районов, что остро нуждаются в ней (к примеру, дачных посёлков, где нет обычного водопроводного полива от централизованной системы).

     Однако существуют и другие функции, что могут выполняться таким сооружением:

• Стабилизация насосных станций. Если насосная станция будет подавать воду из скважины сразу в дома потребителей, то трубопровод и оборудование будут подвергаться частой перегрузке. Исключить поломки и аварийные остановки возможно, установив башню, что будет поддерживать давление, сохраняя функциональное состояние насосов.

• Выравнивание давления в системе. Защита от перегрузки – это не единственная польза для трубопроводной системы. Башня помогает усилить давление в самой подающей линии (на пути к потребителям). Не нужно расходовать мощность насосного оборудования для прокачки воды уже после её поднятия в резервуар.

• Наличие аварийного запаса воды. Поломка оборудование или профилактические работы не останавливают систему подачи воды, поскольку в сообщающихся сосудах перекачка осуществляется без приложения какой-либо внешней силы.

• Подготовка водных ресурсов к эксплуатации. Вода из скважины не всегда соответствует нормативным требованиям различных технических и санитарных регламентов. В связи с этим прокачка её через резервуар необходима, ведь на пути жидкости можно установить системы фильтрации, что позволяет добиться определенного уровня чистоты.

     Задача водонапорной башни предопределяет ряд её технических параметров: конструкция, высота, объем резервуара, расположение и т.д.

Аукцион

В апреле 2012 года друг показал мне объявление на сайте томской мэрии: муниципалитет сдавал в аренду нежилые помещения в водонапорной башне. 15 лет назад её арендовали под кафе какие-то чебуречники. Они сделали из металлического уголка и досок пол и потолок на первом уровне башни, пристроили к ней сараи из говна и палок. Потом чебуречники исчезли, оставив на память о себе вывеску «Летнее кафе с видом на Томь!» Мне давно хотелось владеть каким-нибудь экзотическим домом, а тут сразу вспомнился «Черновик» Лукьяненко. Для офиса нашей компании помещение не слишком подходило, но выкинуть его из головы я уже не мог, так что на следующий день поехал разглядывать башню. 

1 489 856

РУБЛЕЙ — стоимость башни

23

метра — высота башни

62

КВ. М — внутренняя площадь 

2 500 000

РУБЛЕЙ — стоимость ремонтных работ 

Мэрия сдавала башню в аренду всем желающим за 20 тысяч рублей в месяц (плюс коммуналка). Разумеется, ремонтные работы и подключение коммуникаций ложились на арендатора. За последние десять лет таких желающих не нашлось. Я оценил затраты на ремонт и понял, что башней имеет смысл заниматься только когда она не в аренде, а в собственности. Восемь месяцев я ходил по разным инстанциям, уговаривал чиновников продать здание: всё равно в аренду его никто не возьмёт. Мне даже пришлось устроить фиктивные торги: я попросил друга сделать на аукционе ставку, после чего поднял свою на одну позицию и получил право выкупить башню у муниципалитета за 1 489 856 рублей. В эту сумму входит само здание с пристройкой и участок земли. Теперь я обязан восстановить исторический облик башни и поддерживать её в этом состоянии. 

Как устроена водонапорная башня

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 как заверяют специалисты ЭнергоХолдинг зависит от максимальной производительности, необходимого напора и глубины водозабора.

Затем, когда количество потребляемой воды сводится к максимальному и возникает потребность в ее использовании, вода подается из этого резервуара. Такой механизм подачи воды позволяет избегать чрезвычайных ситуаций, которые могут вызвать нехватку воды.

Вода подается стабильно по требованию, предотвращая возможные перебои. Стандартная высота водонапорной башни обычно – 25 м. Это довольно высокое сооружение, в исключительных случаях высота водонапорной конструкции может достигать и 30 м.

Однако подобные водонапорные сооружения в настоящее время встречаются крайне редко. Водонапорная башня имеет достаточно вместительный резервуар, объем которого может доходить до 100 м3.

Это зависит от конструкции самой башни. Столь огромные размеры в большей степени характерны для промышленных сооружений.

Опора водонапорной конструкции обычно изготавливается из особо прочной стали. Иногда может применяться другой строительный материал. Бывают случаи, когда водонапорная башня строится из кирпича или изготавливается с помощью железобетона.

Водонапорные башни оснащаются специальными контролирующими устройствами и особой измерительной системой. Благодаря этому можно четко отслеживать количество воды в резервуаре.

Такая система также позволяет выводить необходимые данные на ПУ в операторской, и тем самым предупредить возможность переполнения резервуара.

В оборудование данной конструкции также включены трубы, выполняющие отвод и подачу воды. Вода поступает в резервуар с помощью специальных насосов, откачивающих ее из скважин. Схема действия насоса водонапорного сооружения очень проста.

Для закачки воды в резервуар используется насосная станция. Она осуществляет закачку воды в резервуар, до того момента, пока специальное устройство не даст сигнал, свидетельствующий о переполнении резервуара.

В этом случае контрольная система срабатывает и насос перестает работать.

По мере опустошения резервуара, механизм снова и снова приводится в действие.

Этапы монтажа

Высота и объемы ВБ

Строительство башни начинается только после точного определения места скважины. На предварительном этапе происходит исследование источника и его пригодность для человека. Дальнейшее конструирование осуществляется несколькими этапами.

1. Устанавливается башня на монолитном фундаменте на определенную глубину, в зависимости от типа строения.
2. Реализуется внутреннее устройство: трубопровод, лестница для обслуживания. Сразу устанавливаются разводные трубопроводы и устройство для перелива.
3. Под башней или рядом с ней устанавливается колодец с трубами, от которого и осуществляется поставка ресурса.
4. Основная конструкция и корпус монтируются на завершающем этапе.

В зоне действия водонапорной башни обязательно устанавливается ограждение и охранный пункт в целях защиты сооружения от неблагоприятного антропогенного воздействия. Вход на территорию водопроводного объекта несанкционированным способом запрещен. Все ворота и калитки замыкаются и пломбируются.

Перед наступлением холодных сезонов обязательно утепляют внутренние и внешние трубопроводы.

В ходе эксплуатации водонапорной башни рекомендуется ежегодно менять внешнее покрытие, если корпус изготовлен из металла. Обычно установку окрашивают голубой или серебристой водостойкой краской.

Создание

В 1936 году инженер Рожновский создал идею водонапорной башни. На тот момент уже существовали подобные сооружения, однако они были построены из кирпича и имели массу недостатков. Рожновский придумал отличное решение подобной проблемы. Строение монтируется всего за 4 дня (максимальный срок). На то, чтобы создать его, не придется тратить большое количество средств. Более того, конструкция такова, что в зимний период не требуется ее подогревать, чтобы обеспечить сохранение жидкого состояния.

В 1942 году Рожновский получил Сталинскую награду за сооружение. Однако подобные здания разрабатывались еще и Земсковым. Он сделал заключение, что такие сооружения позволяют легко экономить средства. На тот момент была острая необходимость в обеспечении водой железной дороги. Жидкость была необходима для паровозов. До 1951 года этот способ использования башен был единственным.

Чуть позже эти строения стали довольно популярны среди других сфер использования, особенно востребованными оказались в сельском хозяйстве.

Назначение водонапорных башен

Какая главная функция башен? Обеспечивать постоянно водой, причем напор должен быть бесперебойным. Особенно башни Рожновского важны для населенных пунктов, в которых активно развивается легкая промышленность. Все подобные конструкции способны хранить большое количество воды. Более того, если насосы по какой-то причине останавливаются, то напор все равно присутствует, хоть и несильный. Тут же в конструкции имеется запас воды, который используется как резервный и противопожарный. Башни нужны для тех населенных пунктов, в которых электричество подается по часам или с постоянными сбоями. Почему? Дело в том, что электронасосы работать в таких условиях неспособны.

Проект башни Рожновского пользуется спросом, считается удачным и отличается надежностью. Все сооружения имеют простейшую конструкцию и длительный срок эксплуатации. Замене аналогичными устройствами они не подлежат, так как играют большую функциональную роль.

Период забвения

Водонапорная башня Владимира верой и правдой служила горожанам вплоть до середины прошлого века. В этот период в городе произошла реконструкция водопровода, и монументальное сооружение потеряло свое значение для Владимира. Здание было заброшено и заколочено, а в нижних этажах часто находили приют бездомные и бродяги.

Власти города очень долго думали, что делать с водонапорной башней. В шестьдесят седьмом году двадцатого века она получила статус памятника культуры, а через четыре года стала частью Владимиро-Суздальского музея-заповедника. Стоит отметить, что все музеи Владимира отличаются интересными и многоплановыми экспозициями, поэтому и решено было провести реконструкцию башни и наполнить ее необычными экспонатами.

Реконструкция музея и обновление экспозиции

В 2009 году власти города провели масштабную реконструкцию, она превратила музей в нечто необыкновенное, что стараются посетить практически все гости города. Что же так притягивает туристов к бывшей водонапорной башне? Попробуем разобраться.

В настоящий момент каждый этаж башни посвящен определенной тематике. Первый этаж — это погружение в особенности городского хозяйства и знакомство с внешним обликом города. На втором можно узнать, как жили и чем занимались владимирцы в свободное время. Третий этаж посвящен духовной жизни горожан, а на четвертом оборудована красивая смотровая площадка, с которой открывается великолепный вид на весь Владимир и его окрестности.

Дополнительная информация

Наиболее часто башни имеют округлую форму. От технологических и архитектурных особенностей определенного региона зависят высота и диаметр установленной конструкции. Также нужно понимать, что в системе будут возникать колебания напора. Во время возведения конструкции необходимо создать эстетический внешний вид, сооружение не должно сильно отличаться от стиля окружающей среды. Нередко в промышленности на башнях устанавливают несколько баков. Они находятся на различных высотах.

Для того чтобы понять, правильно ли функционирует сооружение, нужно регулярно проводить его обслуживание. Поэтому на башне устанавливается наружная лестница. Если высота конструкции 20 метров и более, то на ней оборудована специальная площадка.

Элементы водонапорной башни

Все башни имеют приблизительно одинаковый набор узлов, который может усложняться или упрощаться в зависимости от года постройки, качества воды, уровня грунтовых вод и т. д. Но есть стандартный «комплект» признаков, объединяющий все типы этих уникальных сооружений:

1. Резервуар, установленный на высоте. Он может быть выполнен из любого материала, не подверженного быстрому разложению (сталь, бетон, пластик). Дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления.
2. Опора резервуара. Собственно то, что делает башню башней. Здесь лучше всего проявляется фантазия архитектора, особенно когда речь идёт о сооружениях, установленных в черте города и оживлённых местах. Советские инженеры нашли изящный (эффективный) способ комбинирования двух функций в одном элементе, создав стальную башню с опорным трубопроводом. Неброская на вид, она проще и быстрее остальных производится и монтируется, поэтому именно стальные ВБ составляют 75% всех массово установленных водонапорных башен.
3. Вертикальный трубопровод. Точнее, их два — подающий и отводящий. Подающий прокладывается от насосов под верхнюю крышку основного резервуара. Через него бак заполняется водой. Отводящий имеет значительный диаметр (от 200 мм) и подключен к системе водоразбора.
4. Вентиляционный стояк или люк. Расположен в верхней части бака и служит для выравнивания объёма воздуха и поддержания постоянного атмосферного давления.
5. Насосная станция. Отдельно стоящее здание, построенное над скважиной, в котором расположены водоподъёмные насосы. Её задача — обеспечить заполнение резервуара до необходимого (максимального) уровня.
6. Автоматика. Даже примитивная ВБ должна быть снабжена как минимум датчиком заполнения, который включит насосы на подкачку в случае падения уровня воды.
7. Система фильтрации. Каждая башня предусматривает возможность установки фильтров любого уровня.

1 — насосная станция с автоматикой; 2 — подающая труба; 3 — резервуар; 4 — вентиляционный люк; 5 — трубопровод подачи воды потребителям

Функции водонапорной башни

Ёмкость резервуара башни редко составляет меньше 50 куб. м воды, а это подразумевает коллективное использование, что влечёт за собой неравномерное объёмное потребление. В подавляющем большинстве случаев ВБ устанавливают в районах частного сектора, где развито садоводство и постоянно потребляется вода. В таких случаях башня является частью системы водоснабжения целых районов.

1. Выравнивание работы насосной станции. Водоснабжение района осуществляется при помощи насосной станции, которая поднимает воду из скважины. При подключении станции напрямую к трубопроводу неизбежно будут происходить перегрузки в «пиковые», что приведёт к частому выходу из строя оборудования. Резервуар выполняет функцию гидроаккумулятора, который поддерживает давление в системе за счёт гравитации. Благодаря этому насосы работают в стабильном режиме и не перегружаются.
2. Выравнивание давления в сети. Эта функция напрямую следует из предыдущей. В данном случае энергия насосов не тратится на поддержание постоянного давления в трубопроводе — это обеспечивает водяной столб.
3. Аварийный запас воды. В случае поломки или профилактики работы можно проводить без остановки подачи воды потребителям.
4. Водоподготовка. Вода из скважины далеко не всегда соответствует требованиям ГОСТ и СанПиН. Башня и резервуар имеют достаточно свободного места для установки различных систем грубой очистки, доводящих качество воды до приемлемого уровня. Так, например, в «ножке» стальной башни часто устраивают плавающий фильтр, который улавливает оксид железа, образующийся при аэрации воды.

Функциональные задачи водонапорной башни не зависят от её конструкции, высоты, объёма резервуара и местоположения. Все башни выполняют одинаковые задачи, описанные выше.

Сама идея накопления запаса воды вполне применима для индивидуальных водопроводов, особенно там, где она постоянно расходуется — в сельскохозяйственных и животноводческих комплексах. Узлы водонапорной башни можно также интегрировать в жилое здание и экономить электроэнергию для поддержания постоянного давления. Как соорудить водонапорный резервуар, мы расскажем в следующей статье.

Виталий Долбинов, рмнт.ру

Виды сооружений

Внутри высокого сооружения имеется трубопроводная магистраль, внутри каждой установлен отдельный рабочий механизм. Существует несколько видов водонапорных башен, которые различаются внешним видом и особенностью работы.

• Строение, выложенное камнем. Такие варианты сооружали еще в прошлом веке. Ее основой служит каленый кирпич, который выдерживает внушительные климатические воздействия (порывы ветра, осадки).
• Железобетонный конструкции. Литые водонапорные башни выполнены из гиперболоидных блоков, представляют художественную ценность. Такие конструкции не уступают по прочности другим вариантам.
• Водонапорная башня на металлической конструкции. Имеет стальной каркас, по внешнему виду может иметь различную устойчивую геометрическую форму.
• Башня в форме «Гранаты». Изготавливается из двух конусов разного диаметра. Основанием конструкции служит опора в форме толстой трубы. Такой вариант отличается простотой монтажа, но не удобен при транспортировке, поэтому стараются перевозить конструкцию частями.
• Индивидуальное строение. Обычно используется для частных целей. Устанавливается резервуар небольшого объема, до 500 литров, на который работает индивидуальная насосная станция. Для подготовки такого сооружения владельцу требуется соответствующее разрешение.

Высота строения выбирается так, чтобы из резервуара вода вытекала максимально быстро, без препятствий.

Применение водонапорных башен

Нередки случаи, когда водонапорные башни изготовлены из железобетона, а то и кирпича. В оборудование для водонапорных башен входят такие элементы как трубы, осуществляющие подачу и отвод воды. Так же оснащаются водонапорные башни устройствами, которые  осуществляют контроль над тем, что бы резервуар не переполнялся, и измерительной системой, которая точно указывает уровень, находящейся в резервуаре воды. Данная система отображает данные на пульте управления в операторской, а так же сигнализирует о переполнении, в случае возникновения оного. Закачка воды происходит посредством работы насосов, которые откачивают ее из скважин промышленного масштаба. 

Преимущества у данной конструкции неоспоримые, вот только некоторые из них. Установка водонапорной башни является необходимой в тех местах и районах, где достаточно большое количество потребителей водных ресурсов. Поскольку нередки такие аварийные ситуации, как перебои с электрической энергией, водонапорная башня служит единственным спасающим фактором, который работает совершенно автономно. Поскольку воды много не бывает, то ее запас является грамотным решением, а посему на всякий непредвиденный случай, запас воды в водонапорной башне обеспечен.

Насос водонапорной башни имеет погружной характер работы, схема закачки довольно проста, насос накачивает воду в резервуар до тех пор, пока устройство контрольной системы от переполнения не подает сигнал, в этом случае система отключается и ждет следующего раза, который наступает по мере опустошения резервуара. Можно сказать, что водонапорная башня не утратила своей популярности, да и вряд ли это произойдет, поскольку ее положительные качества являются неоспоримыми.

Принцип работы

Водонапорные башни устанавливаются преимущественно в дачных поселках, частных секторах или на предприятиях. Они создают высокое давление. Соответственно, чем выше будет конструкция, тем сильнее напор в трубопроводе. Максимальная высота сооружения составляет 35 м.

Принцип работы водонапорной башни:

1. Из организованной скважины, которая расположена в нижней центральной части ВБ, вода поступает в резервуар при помощи накачивающего насоса.
2. После накопления в резервуаре ресурс подается в магистральные трубопроводы, подходящие к домам.
3. Как только резервуар полностью заполнен, а водопотребление минимально, насосная станция отключается до первого объемного водозабора.
4. В случае аварии на башне вода самостоятельно уходит по трубопроводу к потребителям до тех пор, пока бак полностью не опустошится, напор при этом имеет слабую интенсивность.

Схема устройства водонапорной башни может различаться в зависимости от установленного типа насосного оборудования.

Башня

Высота водонапорной башни — 23 метра. Площадь кирпичного основания со стенами метровой толщины — 20 метров, а вот деревянная часть уже просторнее — 42 метра. Бак распилили и украли несколько лет назад, я его никогда не видел. На уровне земли есть три входа, один из которых замурован, а ещё один переделан в окно. В деревянной части восемь окон, на все стороны света. 

Последние ремонтные работы в башне проводили в начале 80-х годов. С того времени все перекрытия провалились, коммуникации сгнили, а голуби наложили столько помёта, что я только успевал его убирать. Под внешней деревянной обшивкой башни оказалось полно осиных и воробьиных гнёзд. 

Прежде я никогда не занимался строительством и ремонтом. Как оказалось, мои ожидания касательно продуктивности труда были сильно завышены. Я начал ремонт сразу после оформления прав собственности: за полтора года сделал межэтажные перекрытия, заменил крышу, подвёл воду, электричество и канализацию, залил бетонный пол вместо старого деревянного, раскопал подвал и нашёл там два потайных туннеля. На всё это ушло больше 2,5 миллиона рублей. Я брал кредиты — других разумных вариантов у меня не было. 

Кроме реставрации башни, я планирую сделать капитальный ремонт пристройки. Если всё пойдёт удачно, то в границах пристройки будет аккуратно стилизованное здание метров на 200 коммерческой площади.

Мы сделали сайт, на котором можно следить за ремонтом башни онлайн. Там же есть магазин сувениров, а также реквизиты для прямых перечислений денег. Я записал видео с описанием ситуации и создал страницу проекта на «Бумстартере». Нашлись люди, которые накидали мне напрямую чуть меньше 50 тысяч рублей, магазине набралось заказов ещё почти на 20 тысяч (но там надо будет ещё оплачивать изготовление сувениров). Но в основном комментаторы высказалась в духе: «Посмотрите, какой мудак! Сам влез в безнадёжное дело, а теперь хочет, чтобы мы оплатили ему строительство дома!» Тот факт, что башня — памятник, который украшает город, никого не смягчил. Так что краудфандинг меня не спасёт. 

Как используются водонапорные башни при низких температурах

Башни, созданные А.А. Рожновским, сегодня применяются в самых разных климатических условиях, в том числе и в условиях низкой температуры. Но даже эти конструкции имеют ограничения, что не дает возможности использовать их в следующих условиях:

• в зимний период расчетная температура не должна быть ниже -35°С;
• приемлемой массой снегового покрова является 100 кгс/м и менее;
• возможное давление ветра — 38 кгс/м и менее;
• отсутствуют грунтовые воды;
• допускаемой сейсмической активностью в районе может быть 6 баллов и ниже;
• грунты должны быть не пучинистые, не просадочные, т. е. однородные.

Решающую роль во время установки водонапорной башни Рожновского играет учет пределов минусовой температуры. К примеру, процесс установки и эксплуатации конструкции невозможен в условиях вечной мерзлоты или в зоне развития карстового процесса.

В большинстве случаев водонапорную башню нет необходимости утеплять специальными средствами. Обычно происходит естественное образование тепловой «рубашки».

Если вода используется в штатном режиме, то она просто-напросто не успеет замерзнуть. В случае если она применяется реже, то на резервуар можно установить дополнительный «шатер» из дерева, который замедлит процесс замерзания. Когда водонапорная башня используется в полевых условиях, то перед зимой воду следует слить, чтобы предотвратить ее замерзание.

При подготовленной площадке монтаж конструкции в большинстве случаев занимает не более трех дней. Основой служит железобетонный монолитный фундамент, предусматривающий закладные детали. К ним приваривается днище опоры. Далее нижняя часть обсыпается грунтом, высота которого должна составлять не менее 2,5 метра. Этот грунт следует возобновлять через 3–4 года. Он нужен для предотвращения коррозии, что существенно продлит срок эксплуатации.

Кроме того, через каждые 3–4 года, а также при регулярном использовании, следует обновлять покрытие и внутренние поверхности.

Следует помнить, что если предприятие решило установить такую конструкцию, как водонапорная башня, цена будет зависеть главным образом от объема резервуара и высоты опоры.

Водонапорная башня – незаменимая часть системы автономного водоснабжения. Ее можно увидеть в любом старинном городе.

Но если в городах водонапорные башни сохранились лишь в качестве исторических памятников, в небольших населенных пунктах их до сих пор используют по прямому назначению. Когда же впервые появилась первая водонапорная башня, каково было ее предназначение и принцип работы?