Водонапірна башта складається з двох основних частин (рис.8.4):
- водонапірний бак - резервуар;
- конструкція, яка підтримує.
Рис. 8.4 – Конструктивні складові водонапірних башт
ВБ можуть бути:
- безшатрові;
- шатрові.
Шатро коло баку ВБ влаштовують для зручності нагляду за баком (резервуаром) під час його експлуатації та для попередження замерзання води у баці. У районах з низькими температурами можливо влаштування опалення. При відсутності опалення, вода у баці не замерзає за рахунок її постійної циркуляції, а трубопроводи та арматуру необхідно втеплювати (розташовують їх у кожусі з заповненням простору між кожухом та трубою теплоізолюючим матеріалом (торфом, тирсою та ін.) та доглядають за тим, щоб матеріал був постійно сухим (догляд виконується через оглядові люки у кожусі)).
Навколо бака влаштовують проходи шириною не менш 0,65 м.
Для спуску у бак з метою його огляду влаштовують сходи.
Підтримуючи конструкції виконуються з різних матеріалів:
-
залізобетонні (використовується найчастіше);
-
металеві;
-
цеглові;
-
дерев’яні.
Розглянемо принцип дії водонапірної башти (рис.8.5).
Подача води із водопровідної мережі до баку та відбір води із нього відбувається по подавально - відвідному трубопроводу. При цьому, по трубі постачається тільки регулюючий запас води. Для забору НПЗ застосовується трубопровід із електричною засувкою, яка відкривається одночасно із пуском пожежного насосу. Водонапірний бак має грязьову трубу, переливну трубу, які з’єднуються із каналізаційною мережею. Вимикає водонапірну башту при пожежі зворотній клапан та електрична засувка, яка у звичайний час відкрита, а при надходженні сигналу про пожежу – зачиняється. Подача води до місця пожежі пересувними пожежними насосами від водонапірної башти може здійснюватися за допомогою патрубків для приєднання пожежної техніки, які обладнані засувкою з управлінням ззовні.
Рис.8.5 – Схема водонапірної башти
1 – трубопровід забору води на господарчо-питні потреби (регулюючий запас води); 2 - трубопровід забору води на пожежні потреби (недоторканний запас води); 3 - подавально-відвідний трубопровід; 4 - переливна труба; 5 - грязьова труба; 6, 7 – електрозасувка; 8 – зворотній клапан; 9 - патрубки для приєднання пожежної техніки.
Задачу збереження НПЗ у водонапірній башті можливо вирішити конструктивно (рис.8.5 - розміщення трубопроводів 1 та 2 на різних рівнях) або за допомогою системи автоматичного регулювання рівня води НПЗ у баці.
Влаштування подавально - відвідного трубопроводу може здійснюватися за різними схемами (рис.8.6), вибір яких залежить від особливостей кліматичних умов розміщення башти, економічних та інших параметрів.
Рис.8.6 – Способи влаштування подавально – відвідного трубопроводу
Влаштування переливного та грязьового трубопроводів здійснюється за схемою, наведеною на рис.8.7.
Рис. 8.7 - Влаштування переливного та грязьового трубопроводу
Об’єм баку водонапірної башти визначається відповідно до п. 9.1 CНиП 2.04.02-84*
, м3
де Wрег - регулюючий об’єм баку, м3;
WНЗ - об’єм недоторканного запасу води, м3.
Регулюючий об’єм баку водонапірної башти призначений для регулювання нерівномірності водоспоживання, тобто різниці між подачею води до башти та забору води з неї (водоспоживанням). Якщо подача води перевищує водоспоживання - вода надходить до баку башти, при підвищенні водоспоживання - вода з баку поступає до мережі.
Регулюючий об’єм баку визначається за графіком нерівномірності водоспоживання та графіком режиму роботи НС-ІІ або за методикою наведеною у СНиП 2.04.02-84*.
Найчастіше регулюючий об’єм баку водонапірної башти приблизно дорівнює наступному:
Wрег = 0,1 Qрозр
де Qрозр – добові розрахункові витрати води всіх водоспоживачів системи водопостачання, яка розглядається.
Недоторканий запас води баку водонапірної башти складається з двох величин
,м3 ,
де 
- запас води, необхідний на τ = 10 хвилин гасіння пожежі, поки не включаться до роботи пожежні насоси – підвищувачі, що забезпечать подачу пожежних витрат води в мережу (п. 9.5 СНиП 2.04.02-84*), м3;
- максимальні витрати води на внутрішнє пожежогасіння однієї пожежі (в населеному пункті або на промисловому підприємстві), л/с;
- максимальні витрати води на зовнішнє пожежогасіння (в населеному пункті або на промисловому підприємстві), л/с;
- запас води, що необхідний на потреби населеного пункту та промислового підприємства в годину максимального водоспоживання (без урахування витрат води на прийняття душу робочими на підприємстві) протягом τ = 10 хвилин (СНиП 2.04.02-84* п.9.5), м3;
- розрахункові максимальні годинні витрати води для всіх водоспоживачів населеного пункту та промислового підприємства, м3/год;
- витрати води на прийняття душу в годину максимального водоспоживання, якщо вона припадає на цей час, м3/год.
При заборі води на зовнішнє пожежогасіння будівлі від водоймища, та необхідності влаштування об’єднаного протипожежного водопроводу, об'єм води для НПЗ визначається із умови роботи одного пожежного крана протягом однієї години при звичайних витратах води на господарчо-питні та виробничі потреби.
У населених пунктах сільської місцевості у баках водонапірних башт зберігається запас води на 3 години гасіння пожежі (СНиП 2.04.02-84*).
Для водонапірної башти підприємства та населеного пункту при ньому, протипожежний запас води слід приймати по найбільшим витратам її або на підприємстві, або у населеному пункті.
Регулюючий об'єм баку башти може визначається на основі аналізу графіків водоспоживання та роботи насосної станції. На рис.8.8 показані сумісні графіки водоспоживання та режиму роботи насосної станції.
Рис. 8.8 - Графіки для визначення регулюючого об’єму баку водонапірної башти:
а) при рівномірній роботі насосної станції;
б) при нерівномірній роботі насосної станції.
Визначимо величину регулюючого запасу для різних режимів роботи насосної станції (рівномірного та нерівномірного). Необхідні дані заносимо до таблиці 8.3.
При заповненні таблиці 8.3 необхідно враховувати наступне:
-
колонка 1 “Години доби” складається з опису кожного часу доби, починаючи з “0-1”, закінчуючи “23-24”;
-
колонка 2 заповнюється згідно з графіком водоспоживання в населеному пункті;
-
колонки 3 та 7 заповнюються згідно з графіком роботи насосної станції;
-
колонки 4 та 5 заповнюються одночасно. Якщо водоспоживання (колонка 2) в годину, яка розглядається, перебільшує подачу насосної станції (колонка 3), тоді недостатня кількість води забирається з баку – тобто результат заноситься в 5 колонку, при цьому колонка 4 залишається вільною; якщо водоспоживання (колонка 2) в годину, яка розглядається, менше подачі насосної станції (колонка 3), тоді надлишок води поступає до баку – тобто результат заноситься в 4 колонку, а вільною залишається колонка 5;
-
колонку 6 починають заповнювати виходячи з припущення, що бак до години 0 - 1 був порожнім. Потім до визначеного об’єму баку додається кількість води, якщо у наступному рядку є значення в колонці 4, або віднімається від попереднього об’єму, якщо значення є в колонці 5;
-
колонки 8 та 9 заповнюються одночасно. Якщо водоспоживання (колонка 2) в годину, яка розглядається, перебільшує подачу насосної станції (колонка 7), тоді недостатня кількість води забирається з баку – тобто результат заноситься в 9 колонку, при цьому колонка 8 залишається вільною; якщо водоспоживання (колонка 2) в годину, яка розглядається, менше подачі насосної станції (колонка 7), тоді надлишок води поступає до баку – тобто результат заноситься в 8 колонку, а вільною залишається колонка 9;
-
колонку 10 починають заповнювати виходячи з припущення, що бак до години 0 - 1 був порожнім. Потім до визначеного об’єму баку додається кількість води, якщо у наступному рядку є значення в колонці 8, або віднімається від попереднього об’єму, якщо значення є в колонці 9.
За результатами розрахунку з таблиці 8.3 із колонок 6 та 10 вибираються по два числа:
-
найбільше позитивне - max "+";
-
найбільше за модулем негативне - max "-".
Тоді, регулюючий об'єм баку башти визначається
, м3,
де К=|max "+"| + |max "-"| - коефіцієнт, що складається з чисел, які визначені за результатами таблиці 8.3, але взяті за модулем;
Qрозр – добові розрахункові витрати води всіх водоспоживачів системи водопостачання, яка розглядається.
Таблиця 8.3 - Визначення регулюючої ємності бака водонапірної башти.
|
Години доби |
Водоспоживання в населеному пункті, % від добового |
Рівномірна робота насосів |
Нерівномірна (ступінчата) робота насосів | ||||||
|
Подача насосної станції, % від добового |
Подача води до баку, % |
Забір води з баку, % |
Залишок у баку, % |
Подача насосної станції, % від добового |
Подача води до баку, % |
Забір води з баку, % |
Залишок у баку, % | ||
|
0-1 |
1,57 |
4,17 |
2,6 |
- |
2,6 |
3 |
1,43 |
- |
1,43 |
|
1-2 |
1,57 |
4,17 |
2,6 |
- |
5,2 |
3 |
1,43 |
- |
2,86 |
|
2-3 |
1,26 |
4,16 |
2,9 |
- |
8,1 |
3 |
1,74 |
- |
4,6 |
|
3-4 |
1,26 |
4,17 |
2,91 |
- |
11,01 |
3 |
1,74 |
- |
6,34 |
|
4-5 |
1,88 |
4,17 |
2,29 |
- |
13,3 |
3 |
1,12 |
- |
7,46 |
|
5-6 |
3,67 |
4,16 |
0,49 |
- |
13,79 |
3 |
- |
0,67 |
6,79 |
|
6-7 |
3,67 |
4,17 |
0,5 |
- |
14,29 |
3 |
- |
0,67 |
6,12 |
|
7-8 |
5,49 |
4,17 |
- |
1,32 |
12,97 |
5,55 |
0,06 |
- |
6,18 |
|
8-9 |
5,8 |
4,16 |
- |
1,64 |
11,33 |
5,55 |
- |
0,25 |
5,93 |
|
9-10 |
5,8 |
4,17 |
- |
1,63 |
9,7 |
5,55 |
- |
0,25 |
5,68 |
|
10-11 |
6,3 |
4,17 |
- |
2,13 |
7,57 |
5,55 |
- |
0,75 |
4,93 |
|
11-12 |
6,3 |
4,16 |
- |
2,14 |
5,43 |
5,55 |
- |
-0,75 |
4,18 |
|
12-13 |
6,3 |
4,17 |
- |
2,13 |
3,3 |
5,55 |
- |
-0,75 |
3,43 |
|
13-14 |
6,12 |
4,17 |
- |
1,95 |
1,35 |
5,55 |
- |
-0,57 |
2,86 |
|
14-15 |
5,8 |
4,16 |
- |
1,64 |
-0,29 |
5,55 |
- |
-0,25 |
2,61 |
|
15-16 |
5,8 |
4,17 |
- |
1,63 |
-1,92 |
5,55 |
- |
-0,25 |
2,36 |
|
16-17 |
5,49 |
4,17 |
- |
1,32 |
-3,24 |
5,55 |
0,06 |
- |
2,42 |
|
17-18 |
5,16 |
4,16 |
- |
1,0 |
-4,24 |
5,55 |
0,39 |
- |
2,81 |
|
18-19 |
5,16 |
4,17 |
- |
0,99 |
-5,23 |
3 |
- |
2,16 |
0,65 |
|
19-20 |
4,31 |
4,17 |
- |
0,14 |
-5,37 |
3 |
- |
1,31 |
-0,66 |
|
20-21 |
4,31 |
4,16 |
- |
0,15 |
-5,52 |
3 |
- |
1,31 |
-1,97 |
|
21-22 |
2,51 |
4,17 |
1,66 |
- |
-3,86 |
3 |
0,49 |
- |
-1,48 |
|
22-23 |
2,51 |
4,17 |
1,66 |
- |
-2,2 |
3 |
0,49 |
- |
-0,99 |
|
23-24 |
1,96 |
4,16 |
2,2 |
- |
0 |
3 |
1,04 |
- |
0,05 |
У відповідності до табл.8.3, регулююча ємність баку башти дорівнює К = 14,29+5,52=19,81 % від добових витрат води при рівномірній роботі насосної станції, та К = 7,46+2,02=9,48 % - при нерівномірній її роботі.
Таким чином, нерівномірний режим роботи насосної станції, що подає воду до водонапірної башти для прийнятого режима водоспоживання є найбільш економічним, тому що при цьому зменшується ємність баку, тобто будівельна вартість водонапірної башти.
Визначивши необхідну ємність баку, по таблиці 8.4 вибирають типовий проект водонапірної башти.
Таблиця 8.4 - Основні дані типових водонапірних башт.
|
Типовий проект |
Кількість баків |
Ємність баку, м3 |
Висота розміщення баку, (напір), м |
|
4-18-664 |
3 |
100,200,300 |
28,32,36 |
|
901-5 12/70 |
1 |
500 |
41 |
|
901-5 26/70 |
1 |
300 |
21,24,30,36,42 |
|
901-5 28/70 |
1 |
800 |
24,30,36 |
|
901-5 14/70 |
1 |
15 |
6,9 |
|
901-5 9/70 |
1 |
150 |
18,24 |
|
901-5 20/70 |
1 |
12 |
9,12,15,18,21 |
|
901-5 21/70 |
1 |
50 |
9,12,15,18,21,24,27,2 |
|
901-5 22/70 |
1 |
100 |
9,12,15,18,21,24 |
|
901-5 23/70 |
1 |
200 |
9,12,15,18,21,24 |
|
901-5 24/70 |
1 |
300 |
15,18,21,24,30 |
|
901-5 25 |
1 |
500 |
15,18,21,24,30 |
|
901-5 13/70 |
1 |
15 |
6,9 |
|
901-5 15/70 |
1 |
25 |
12 |
|
901-5 16/70 |
1 |
50 |
18 |
Водонапірні башти виконують із залізобетону, металу, цегли та інше. Дерев’яні башти застосовують на об’єктах тимчасового призначення, у сільській місцевості, при невеликих обсягах води у баці. Висота башт – до 40 м (до дна баку), ємність – до 800 м3, кількість баків на башті: 1, 2, 3 (при кількості баків більше одного є можливість обслуговувати системи водопостачання із різноманітним тиском).
Знаючі об’єм типового баку водонапірної башти, визначають його діаметр
, м,
де 
- об’єм баку типової водонапірної башти, м3.
Знаючі діаметр типового бака, визначають його висоту
, м.
| « 8.2 Проектування водонапірних башт, гідроколон та гідропневмоустановок | Визначення висоти водонапірної башти » |