Vodní věž: princip činnosti, účel, vlastnosti

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-24 13:13

Vodní věž je nejjednodušší konstrukce navržená pro autonomní regulaci průtoku vody a tlaku ve vodovodním systému. Jednoduchý princip fungování vodárenské věže předurčil její široké použití.

Typy vodárenských věží

Takové návrhy používá lidstvo již několik staletí. Vrchol jejich obliby spadá na přelomu 19. – 1. poloviny 20. století. V té době byly používány v depech a stanicích pro obsluhu parních lokomotiv. Od té doby ztratily svůj význam, ale stále se používají například pro autonomní zásobování vodou příměstských oblastí nebo průmyslových podniků.

První vodárenské věže byly stavěny převážně z červených cihel, méně často ze dřeva. Poté se objevily železobetonové konstrukce. Ve druhé polovině 20. století navrhl vědec Rozhnovský svůj návrh z ocelových plechů.

Rozhnovského věž vypadá velmi podobně jako granát s rukojetí. Průměr základny vodárenské věže je 1,5-2krát menší než průměr nádrže. Výhodou této konstrukce je vysoká rychlost montáže (duté válce jsou svařeny z ocelových plechů) a snadná instalace na místě a také relativně nízká hmotnost.

Nyní se pro zásobování vodou nejčastěji instalují jednotlivé nádrže ve formě objemových kovových nádrží. Jako podpěry se používají ocelové nebo železobetonové sloupy.

Princip vodárenské věže

Provoz vodárenské věže by byl nemožný, nebýt fenoménu vyrovnávání tlaku v komunikujících nádobách nebo hydrostatické rovnováhy. Vlivem gravitace voda v nádrži vytlačuje kapalinu z potrubí, dokud se tlak v nádrži nerovná tlaku v potrubním systému. To byl základ pro provoz vodárenských věží před příchodem elektrických čerpadel.

S příchodem elektrických čerpadel se schéma jejich práce poněkud změnilo. Pokud dříve byly hlavními zdroji vody v systému, nyní začaly hrát roli rezervy. Čerpací stanice funguje jako „dodavatel“vody, která dodává tlak potrubním systémem přímo spotřebiteli.

Čerpadlo zároveň pumpuje vodu do nádrže věže, dokud není zcela plná nebo dokud nefunguje automatika. V okamžiku špičkového zatížení, kdy je spotřeba vody maximální a čerpací stanice nezvládá práci, se otevře ventil nádrže a voda začne proudit do systému z rezervy. To se děje, dokud se vodárenská stanice opět nezačne vyrovnávat se svými povinnostmi. Pocelý cyklus se opakuje.

Prvky vodárenské věže

Bez ohledu na typ a princip fungování se vodárenská věž skládá z 5-6 jednotek. Počet prvků se může výrazně lišit a je určen účelem zařízení, jeho umístěním, vzdáleností primárního zdroje, kvalitou vody a dalšími kritérii.

Tak či onak, každá věž obsahuje:

1. Nádrž - ocelová, železobetonová nebo plastová nádrž o objemu několika desítek až několika tisíc metrů krychlových.
2. Podpora - rám nebo monolitická konstrukce ze železobetonu, ocelových nosníků nebo červených cihel s výškou ne větší než 25-30 metrů. Musí udržovat nádrž nad hladinou každého spotřebitele.
3. Vertikální přívod vody - přívodní potrubí vycházející ze zdroje a výstupu o průměru 200 m, které je položeno do vodovodního řádu.
4. Ventilační poklop - na fotografii vodárenské věže je znázorněn šipkou. Je nutné udržovat objem vzduchu v nádrži a zabránit stagnaci vody.
5. Čerpací stanice s řídicími systémy je samostatná konstrukce, obvykle umístěná nad zdrojem.

Do konstrukce vodárenské věže lze zavést filtrační systém s různým stupněm čištění vody a také automatizační jednotku pro řízení hladiny kapaliny a zabránění jejímu poklesu na kritickou hodnotu.

Hlavní funkce vodárenské věže

Z principu fungování vodárenské věže vyplývá její hlavní funkce -sladění harmonogramu prací čerpací stanice. Představte si situaci, kdy čerpadlo dodává vodu přímo, bez mezičlánku ve formě vodárenské věže.

Na žádost každého spotřebitele se zapíná a vypíná, to znamená, že funguje chaoticky. V důsledku toho se zvyšuje opotřebení jeho mechanismů, spotřeba energie se stává nerovnoměrnou, což zvyšuje zatížení elektrárny.

V důsledku toho jsou servisní společnosti nuceny utrácet peníze za drahé opravy. Aby tomu všemu zabránili, instalují vodárenské věže.

Druhou funkcí je udržování tlaku v potrubí. Voda umístěná ve značné výšce pod vlivem gravitace sama vytváří požadovaný tlak v systému. V důsledku toho je náklad odstraněn z čerpací stanice.

Další účel

Další účel a princip fungování vodárenské věže spolu úzce souvisí. Voda ve zdroji velmi zřídka splňuje zavedené hygienické normy, takže pokud se používá pro domácí potřeby nebo pro pití, vodárenská věž se používá jako filtrační zařízení.

V systému přívodního potrubí jsou zabudovány hrubé filtry, které zachycují těžké kovy, oxidy železa a olova, písek a další znečišťující látky. V nádrži se topeniště usadí a stane se ještě čistším. Systém čisticích kazet instalovaných na přívodu vody dokáže čistit vodu od patogenních bakterií, dodávat dopro spotřebitele dokonale čistý produkt.

Další doplňkovou funkcí vodárenské věže je vytvoření nouzového zásobování vodou, které lze využít v případě poruchy vodovodního řadu nebo požáru.

Práce věže s automatickým čerpadlem

Princip fungování vodárenské věže s automatickým čerpadlem se prakticky neliší od námi popsaného pracovního schématu. Jedinou výjimkou je skutečnost, že v takovém systému není žádná čerpací stanice jako taková. Jeho funkci plní kompaktní elektrické čerpadlo.

Když hladina vody v nádrži klesne pod prahovou hodnotu, automatický systém vyšle signál a čerpadlo začne čerpat vodu do nádrže. Jakmile je nádrž plná, počkejte, dokud hladina kapaliny opět neklesne.

Takové systémy se nejčastěji používají v soukromých a příměstských oblastech. Plovák funguje jako indikátor hladiny kapaliny, který klesá téměř na samé dno, uzavírá kontakty a dává signál relé, jinak již řídí provoz čerpadla.

Definice vlastností

Aby systém správně plnil své povinnosti, je nutné, aby výška vodárenské věže byla větší než výška jakékoli jiné obsluhované konstrukce. Na střechách vícepatrových budov jsou proto (zejména v amerických filmech) často k vidění vodní nádrže. Pokud tato podmínka není splněna, je možná stagnace vody v nádrži.

Dalším důležitým parametrem vodárenské věže je objem pracovní nádrže. Tento indikátor je určen vývojovým diagramemvody spotřebiteli. Obvykle se velikost nádoby volí tak, aby nahromaděná tekutina vystačila k použití po celý den. V tomto případě se čerpadlo zapne pouze v noci, což sníží zatížení elektrické sítě.

Funkce návrhu nadace

Výška věže a objem nádrže přímo ovlivňují cenu věže. A to nemluvíme ani tak o nákladech na nosnou konstrukci a nádrž, ale o ceně nadace. Před výběrem typu a hloubky založení je proveden výpočet nejen pro statické zatížení, ale i pro dynamické - při plnění nádrže může docházet k vibracím, které způsobí nerovnováhu konstrukce.

Stabilita se vypočítává také s ohledem na vliv zatížení větrem. Čím vyšší je věž, tím více se bude v silném a nárazovém větru odchylovat od svislé roviny. Otočením věž začne „rušit“vodu, objeví se vlny, které několikrát zvýší přípustný tlak vodárenské věže na základnu. V důsledku toho se struktura zhroutí.

Proto ani při instalaci venkovského domu nezanedbávejte pomoc profesionálů. Když nyní utratíte peníze, můžete mít v budoucnu klid na spolehlivost a výkon vaší vodárenské věže.