Водонапорные башни и их стальные емкости (баки аккумулятоы) для воды.

Водонапорные башни служат для обеспечения хозяйственно-питьевого, противопожарного, производственного водоснабжения промышленных предприятий, городов и поселков, а также сельскохозяйственных предприятий.

Основной смысл хранения запасов воды в стальных емкостях водонапорных башен в необходимости создания определенного заданного давления в водопроводной сети в часы максимального расхода и во время остановки работы насосов.

Так же стальные емкости для хранения воды водонапорных башен призваны обеспечивать требуемый для нормального функционирования запаса воды, отсюда и второе их распространённое название - бак аккумулятор для воды.

В общем случае, водонапорные башни состоят из:

• емкости (резервуара, бака аккумулятора), как правило стальной, в которой хранится основной запас воды;
• сооружения башни, называемого так же стволом, обеспечивающего размещение стальной емкости (резервуара, бака аккумулятора) с водой,
• насосной станции,
• системы переходных площадок и лестниц, обеспечивающей техническое обслуживание башни и емкости (резервуара, бака аккумулятора) с водой,
• прочего вспомогательного оборудования: молниеотвод, переливные, подающие, отводящие трубопроводы, люки и лазы емкости (резервуара, бака аккумулятора) для хранения воды, вытяжные трубы, системы освещения и т.д.

Стальная емкость (резервуар, бак аккумулятор) для хранения запаса воды.

Как уже упоминал в самом начале главная составная часть каждой водонапорной башни – стальная емкость для хранения запаса воды. Размеры бака аккумулятора для воды и соответственно самой водонапорной башни устанавливается таким, чтобы обеспечить бесперебойный режим водопотребления в сети водоснабжения.

На практике используют типовые проекты унифицированных стальных емкостей (резервуаров, баков аккумуляторов) для установки на:

• стальных водонапорных башнях - объемом 15, 25, 50 м³ (башни системы Рожновского)
• водонапорных башнях с кирпичным стволом - 15, 25, 50, 100, 150, 200 и300 м³
• с железобетонным стволом - 50, 100, 200, 300, 500 и 800 м³.

Высота подъема бака аккумулятора для хранения воды над поверхностью земли зависит от расчетной величины напора. В типовых проектах высота:

• стального ствола башни системы Рожновского принята 10, 12, 15, 18 м;
• кирпичного ствола до низа бака принята 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 30, 36 м;
• железобетонного ствола – 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48 м.

Материал опорных конструкций (ствола) водонапорных башен.

Вторая существенная составляющая любой водонапорной башни - материала опорных конструкций (ствола) поддерживающих стальные емкости (резервуары, баки аккумуляторы) для хранения воды. По этому критерию водонапорные башни разделяют на:

• металлические,
• железобетонные,
• кирпичные.

Преимущественно опорные конструкции водонапорных башен выполняются железобетонными. В случаях использования стального бака аккумулятора для хранения малого (25 – 50м3) объема воды и с учетом местных условий применяются также металлические и кирпичные.

Металлические стволы водонапорных башен имеют меньший срок возведения и при относительно больших по высоте опорных конструкциях дешевле железобетонных и кирпичных.

Металлические стволы водонапорных башен в свою очередь могут быть:

• призматическими,
• пирамидальными,
• башни системы Шухова,
• башни-оболочки.

Другие виды конструкций водонапорных башен.

Водонапорные башни в отношении условий размещения резервуаров для хранения воды разделяют на:

• Шатровые, в которых стальная емкость (резервуар, бака аккумулятор) для хранения воды располагается внутри специального помещения – шатра. Шатер обеспечивает теплоустойчивость системы в условиях отрицательных температур и предохраняет воду от перегрева в жарком климате.
• Бесшатровые, в которых теплоустойчивость обеспечивается за счет теплоизоляции, наносимой непосредственно на стенки стальной емкости (резервуара, бака аккумулятора).

Кроме того, водонапорные башни могут отличаться по количеству размещения баков аккумуляторов для хранения воды:

• С одним резервуаром, как самый распространенный вариант водонапорной башни.
• С несколькими, используемый при необходимости обеспечить водоснабжение объекта водой различного качества по чистоте и температуре.

Конструкции стальных емкостей (резервуаров, баков аккумуляторов)

Стальные емкости (резервуары, баки аккумуляторы) для хранения воды, устанавливаемые на водонапорных башнях, состоят из цилиндрической части, днища и крыши. У резервуаров шатровых водонапорных башен крыша может отсутствовать.

Днища наиболее ответственная часть баков аккумуляторов для водонапорных башен, можгут иметь различную форму в зависимости от объема резервуара.

Плоские днища стальных емкостей для хранения воды наиболее просты в изготовлении. Однако они работают на изгиб и поэтому их приходится изготавливать более толстыми, чем днища другой формы, что в свою очередь приводит к необходимости большего расхода металла для устройства ствола башни.

Плоские днища стальных баков аккумуляторов для хранения воды менее удобны при эксплуатации, так как осмотр их снизу затруднен, они не обеспечивают стока осадков что приводит к более интенсивной коррозии стали.

Пространственные днища стальных емкостей для хранения воды в целом экономичнее плоских, а будучи открытыми снизу, обеспечивают возможность свободного осмотра, ремонта и окраски.

Пространственные днища баков аккумуляторов водонапорных башен изготавливаются коническим, эллипсоидальными, сферическими и сфероконическими.

Наиболее простое в изготовлении из пространственных днищ коническое, которое и получило наибольшее распространение. Такая конструкция способствует полному освобождению стальных емкостей от содержимого и наиболее пригодно при использовании воды, содержащей много выпадающих примесей.

Эллипсоидальное днище бака аккумулятора для хранения воды делается в виде половины эллипсоида вращения, причем большая ось эллипса равна диаметру корпуса, а малая полуось – четверти указанного диаметра. Эллипсоидальное днище не вызывает сжимающих усилий в опорном кольце, покоящемся на стволе башни. Недостаток эллипсоидального днища – трудность его изготовления.

Изготовление сферического днища проще, чем эллипсоидального. Глубина сферического днища принимается равной 1/6 диаметра корпуса бака. Сферическое днище вызывает сжимающие усилия в опорном кольце стальной емкости для хранения воды.

Для уменьшения веса опорного кольца бака аккумулятора для хранения воды и снижения стоимости всей конструкции водонапорной башни за счет уменьшения диаметра ее ствола иногда применяют сфероконическое днище. Такое днище состоит из наружного корпуса в виде усеченного конуса и внутреннего шарового сегмента, обращенного выпуклостью вверх.

Недостатками сфероконического днища являются: интенсивная коррозия кольцевого кармана, работа оболочек на сжатие, затрудненное удаление грязной воды и отстоя при чистке днища.