Vodná veža: princíp činnosti, účel, vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vodná veža je najjednoduchší dizajn určený na autonómnu reguláciu prietoku vody a tlaku vo vodovodnom systéme. Jednoduchý princíp fungovania vodnej veže predurčil jej široké využitie.

Typy vodárenských veží

Takéto dizajny používa ľudstvo už niekoľko storočí. Vrchol ich popularity spadá na koniec 19. - 1. polovicu 20. storočia. V tom čase sa používali v depách a staniciach na obsluhu parných rušňov. Odvtedy stratili svoj význam, ale stále sa používajú napríklad na autonómne zásobovanie vodou prímestských oblastí alebo priemyselných podnikov.

Prvé vodárenské veže boli postavené hlavne z červených tehál, menej často z dreva. Potom sa objavili železobetónové konštrukcie. V druhej polovici 20. storočia vedec Rozhnovský navrhol svoj dizajn z oceľových plechov.

Rozhnovského veža vyzerá veľmi podobne ako granát s rukoväťou. Priemer základne vodárenskej veže je 1,5-2 krát menší ako priemer nádrže. Výhodou tohto dizajnu je vysoká rýchlosť montáže (duté valce sú zvarené z oceľových plechov) a jednoduchá montáž na mieste, ako aj relatívne nízka hmotnosť.

Pre zásobovanie vodou sa teraz najčastejšie inštalujú samostatné nádrže vo forme objemových kovových nádrží. Ako podpery sa používajú oceľové alebo železobetónové stĺpy.

Princíp vodnej veže

Prevádzka vodárenskej veže by bola nemožná, keby neexistoval fenomén vyrovnávania tlaku v prepojených nádobách alebo hydrostatická rovnováha. Vplyvom gravitácie voda v nádrži vytláča kvapalinu z potrubia, kým sa tlak v nádrži nerovná tlaku v potrubnom systéme. Toto bol základ pre prevádzku vodárenských veží pred príchodom elektrických čerpadiel.

S príchodom elektrických čerpadiel sa schéma ich práce trochu zmenila. Ak predtým boli hlavnými zdrojmi vody v systéme, teraz začali hrať úlohu rezervy. Čerpacia stanica funguje ako „dodávateľ“vody, ktorá dodáva tlak cez potrubný systém priamo spotrebiteľovi.

Čerpadlo zároveň pumpuje vodu do nádrže veže, kým nie je úplne plná alebo kým nefunguje automatika. V momente špičkového zaťaženia, keď je spotreba vody maximálna a čerpacia stanica nedokáže zvládnuť prácu, otvorí sa ventil nádrže a voda začne prúdiť do systému z rezervy. To sa deje, kým sa vodárenská stanica opäť nezačne vyrovnávať so svojimi povinnosťami. Pocelý cyklus sa opakuje.

Prvky vodnej veže

Bez ohľadu na typ a princíp činnosti sa vodná veža skladá z 5-6 jednotiek. Počet prvkov sa môže výrazne líšiť a je určený účelom zariadenia, jeho umiestnením, odľahlosťou primárneho zdroja, kvalitou vody a ďalšími kritériami.

Tak či onak, každá veža obsahuje:

1. Nádrž - oceľová, železobetónová alebo plastová nádrž s kapacitou niekoľko desiatok až niekoľko tisíc kubických metrov.
2. Podpora - rám alebo monolitická konštrukcia vyrobená zo železobetónu, oceľových trámov alebo červených tehál s výškou nie väčšou ako 25-30 metrov. Musí udržiavať nádrž nad úrovňou každého spotrebiteľa.
3. Vertikálny prívod vody - prívodné potrubie vychádzajúce zo zdroja a výstupu, s priemerom 200 m, ktoré je uložené do vodovodného systému.
4. Vetrací otvor - na fotografii vodárenskej veže je znázornený šípkou. Je potrebné udržiavať objem vzduchu v nádrži a zabrániť stagnácii vody.
5. Čerpacia stanica s riadiacimi systémami je samostatná konštrukcia, ktorá sa zvyčajne nachádza nad zdrojom.

Do konštrukcie vodárenskej veže možno zaviesť filtračný systém s rôznym stupňom čistenia vody, ako aj automatizačnú jednotku na kontrolu hladiny kvapaliny a zabránenie jej poklesu na kritickú hodnotu.

Hlavné funkcie vodárenskej veže

Z princípu fungovania vodárenskej veže vyplýva jej hlavná funkcia -zosúladenie harmonogramu prác čerpacej stanice. Predstavte si situáciu, že čerpadlo dodáva vodu priamo, bez medzičlánku vo forme vodnej veže.

Na žiadosť každého spotrebiteľa sa zapína a vypína, to znamená, že funguje chaoticky. V dôsledku toho sa zvyšuje opotrebovanie jeho mechanizmov, spotreba energie sa stáva nerovnomernou, čo zvyšuje zaťaženie elektrárne.

V dôsledku toho sú servisné spoločnosti nútené míňať peniaze na drahé opravy. Aby tomu všetkému zabránili, inštalujú vodárenské veže.

Druhou funkciou je udržiavať tlak v potrubí. Voda umiestnená v značnej výške pod vplyvom gravitácie sama o sebe vytvára požadovaný tlak v systéme. Výsledkom je odstránenie záťaže z čerpacej stanice.

Dodatočný účel

Iný účel a princíp fungovania vodárenskej veže spolu úzko súvisia. Voda v zdroji veľmi zriedka spĺňa stanovené hygienické normy, takže ak sa používa na domáce potreby alebo na pitie, vodárenská veža sa používa ako filtračné zariadenie.

V systéme prívodného potrubia sú zabudované hrubé filtre, ktoré zachytávajú ťažké kovy, oxidy železa a olova, piesok a iné znečisťujúce látky. V nádrži sa ohnisko usadzuje a stáva sa ešte čistejším. Systém čistiacich kaziet inštalovaných na prívode vody dokáže vyčistiť vodu od patogénnych baktérií, dodávať dopre spotrebiteľa dokonale čistý produkt.

Ďalšou doplnkovou funkciou vodárenskej veže je vytvorenie núdzovej zásoby vody, ktorú možno využiť v prípade poruchy vodovodu alebo požiaru.

Práca veže s automatickým čerpadlom

Princíp činnosti vodárenskej veže s automatickým čerpadlom sa prakticky nelíši od pracovnej schémy, ktorú sme predtým opísali. Jedinou výnimkou je skutočnosť, že v takomto systéme nie je čerpacia stanica ako taká. Jeho funkciu plní kompaktné elektrické čerpadlo.

Keď hladina vody v nádrži klesne pod prahovú hodnotu, automatický systém vyšle signál a čerpadlo začne čerpať vodu do nádrže. Keď je nádrž plná, počkajte, kým hladina kvapaliny opäť neklesne.

Takéto systémy sa najčastejšie používajú v súkromných a prímestských oblastiach. Plavák funguje ako indikátor hladiny kvapaliny, ktorý pri poklese takmer na dno zatvára kontakty a dáva signál relé, inak už riadi činnosť čerpadla.

Definícia charakteristík

Aby systém správne plnil svoje úlohy, je potrebné, aby výška vodárenskej veže bola väčšia ako výška akejkoľvek inej obsluhovanej konštrukcie. Na strechách viacposchodových budov (najmä v amerických filmoch) preto často vidno vodné nádrže. Ak táto podmienka nie je splnená, je možná stagnácia vody v nádrži.

Ďalším dôležitým parametrom vodárenskej veže je objem pracovnej nádrže. Tento indikátor je určený vývojovým diagramomvody spotrebiteľmi. Zvyčajne sa veľkosť nádoby vyberá tak, aby nahromadená kvapalina stačila na použitie počas celého dňa. V tomto prípade sa čerpadlo zapne iba v noci, čím sa zníži zaťaženie elektrickej siete.

Funkcie dizajnu nadácie

Výška veže a objem nádrže priamo ovplyvňujú cenu veže. A to nehovoríme ani tak o nákladoch na nosnú konštrukciu a nádrž, ale o cene nadácie. Pred výberom typu a hĺbky založenia sa robí výpočet nielen pre statické zaťaženie, ale aj pre dynamické - pri plnení nádrže môže dochádzať k vibráciám, ktoré spôsobia nerovnováhu konštrukcie.

Stabilita sa vypočítava aj s prihliadnutím na vplyv zaťaženia vetrom. Čím vyššia je veža, tým viac sa bude pri silnom a nárazovom vetre odchyľovať od vertikálnej roviny. Keď sa veža kýva, začne „rušiť“vodu, objavia sa vlny, ktoré niekoľkokrát zvýšia povolený tlak vodnej veže na základňu. V dôsledku toho sa štruktúra zrúti.

Pri montáži vidieckeho domu preto nezanedbávajte pomoc profesionálov. Ak teraz miniete peniaze, môžete si byť istí spoľahlivosťou a výkonom svojej vodnej veže v budúcnosti.