Kaj je vodni stolp in kako deluje?

Vodne stolpe najdemo povsod: v primestnih mestih, vaseh, na kmetijah, v rastlinjakih in na ozemlju malih podjetij. Kakšne so te strukture, zakaj so potrebne in kako delujejo?

Kaj je vodni stolp

Vodovodni stolp je hidravlični objekt, katerega glavni namen je shranjevanje in oskrba z vodo. Strukturno gre za rezervoar (običajno cilindrične oblike), ki je nameščen na določeni višini od površine zemlje; črpalna oprema; cevovodov. Prostornina rezervoarja se izračuna na podlagi moči vodovodnega sistema in porabe vode.

Prvi vodni stolpi so bili postavljeni pred več stoletji. V Rusiji je bila morda edina stranka za gradnjo vodnih stolpov dolgo časa železnica, ki je potrebovala velike rezervoarje, kjer bi bilo mogoče kopičiti rezerve vode za "polnjenje" parnih lokomotiv. Še danes lahko na številnih postajah vidite stare opečne stolpe, ki so ohranjeni iz 19. stoletja.

Slika se je spremenila od leta 1951, ko se je začela množična gradnja vodnih stolpov na podeželju, kjer se pravzaprav še danes nahaja največ tovrstnih objektov. Govorimo o tako imenovanih stolpih Rozhnovsky, katerih zasnovo je razvil inženir A.A. Rožnovskega leta 1936.

Šlo je za revolucionarno tehnično rešitev. Enotni, ekonomični kovinski stolpi, ki so nameščeni v samo 2-4 dneh, opravljajo svoje funkcije brez potrebe po zimskem ogrevanju vode. Večina vodnih stolpov v naši državi je bila zgrajena na podlagi oblikovalskih rešitev Rožnovskega. Dodati je treba, da je k njihovemu razvoju pomembno prispeval tudi inženir P.I. Zemskov.

Vodni stolpi se nahajajo po vsem svetu. Razlikujejo se po oblikovnih elementih, dimenzijah in značilnostih delovanja, vendar so si po zasnovi zelo podobni in imajo enake funkcije. Več o tem spodaj

Naprava in namen

Glavne funkcije vodnega stolpa

Vodni stolp je zasnovan za regulacijo pretoka in tlaka vode v vodovodnem omrežju v avtonomnem načinu. Dokaj preprost fizični princip delovanja je določil razvoj in široko uporabo te vrste hidravličnih konstrukcij.

Vodni stolp opravlja naslednje funkcije:

• zagotavljanje oskrbe potrošnikov z vodo;
• enakomerna porazdelitev oskrbe z vodo ob hkratnem vklopu velikega števila porabnikov vode, ki deluje kot rezervni vir oskrbe z vodo.

Vrste vodnih stolpov

• Zidani stolpi (zastarela metoda).
• Armirani beton.
• Rezervoarji na hiperboloidnih nosilcih.
• Rezervoar na jeklenih okvirjih.
• Jekleni rezervoarji spremenljivega preseka (Rozhnovsky stolpi).
• Posamezni rezervoarji.

Vsi vodni črpalni objekti imajo enak nabor osnovnih elementov, ki se lahko razlikujejo glede na čas gradnje, zahtevano produktivnost, nivo podzemne vode, vode in topografijo okolice. Vendar pa obstaja določeno število obveznih konstrukcijskih elementov, ki združujejo vse vrste teh edinstvenih inženirskih struktur:

• Rezervoar (rezervoar) s prostornino od deset do tisoč kubičnih metrov. Izdelan iz jekla, betona, plastike in drugih protikorozijskih materialov. Nameščen je na višini, ki temelji na ravni dna rezervoarja, ki presega višino najvišje točke porabe.
• Podpora rezervoarja, ki predstavlja glavno "telo" stolpa z višino do 25 - 30 metrov. Je monolitna ali okvirna konstrukcija iz jeklenih nosilcev, armiranega betona ali opeke.
• Vertikalni cevovod (dovodni in odvodni vodi). Dovodni cevovod, ki napaja rezervoar z vodo, je nameščen od črpalk pod zunanjim zgornjim pokrovom rezervoarja. Odvodni vod (cevovod s premerom 200 mm ali več) je priključen na zbiralnik vode.
• Prezračevalna loputa. Nahaja se na vrhu rezervoarja in je namenjen vzdrževanju tlaka med prekinitvijo oskrbe z vodo.
• Črpalna oprema. Nahaja se v ločenem objektu, zgrajenem nad virom oskrbe z vodo. Opremljen je s krmilnim sistemom, ki občasno vklopi črpalke za črpanje vode, če njena raven pade.
• Sistem filtracije.

Princip delovanja

Načelo delovanja vodnega stolpa temelji na zakonu sporočenih posod.Voda iz rezervoarja se pod lastno težo potiska v odvodno cev, dokler se tlak v rezervoarju in tlak v cevovodih potrošniškega vodovodnega omrežja ne izenačita. Torej stolp deluje takole:

• voda iz vira oskrbe z vodo se črpa po cevovodu v rezervoar;
• iz rezervoarja voda pod pritiskom, ki nastane zaradi razlike v višini rezervoarja in nivoja vodovodne cevi, vstopi v vodovodno omrežje;
• pri nizkih pretokih se rezervoar v določenem časovnem obdobju napolni z dotekajočo vodo, po dosegu določenega nivoja pa se črpalke izklopijo s signalom posebnega senzorja. Nadalje, ko potrošniki porabljajo vodo, se nivo vode zmanjša zaradi hidrostatičnega tlaka in ko je dosežena določena vrednost, se sproži senzor, črpalke se vključijo in cikel se ponovi.

V primeru okvare črpalke ali nenadnega izpada električne energije voda, ki ostane v rezervoarju, nemoteno teče do odjemnih mest v količini, ki je odvisna od velikosti hranilnika in njegove minimalne napolnjenosti.

Področje uporabe

Hidravlični stolpi so praviloma nameščeni v lokalnih vodovodnih sistemih, najpogosteje v manjših naseljih in kmetijskih območjih. Te strukture so ekonomične, so posebej zasnovane za delo v pogojih omejenih energetskih virov in so nepogrešljive na svojem področju uporabe.

Vodovodni stolp, katerega nastanek se je v zgodovino zapisal kot dokaj presenetljiv primer inženirske rešitve, ki je elegantna v svoji preprostosti, danes ostaja povsem pomemben, pravzaprav nujen element vodovodne infrastrukture.