Wat is een watertoren en wat is het werkingsprincipe? Wat zijn de soorten watertorens? Wat zijn de belangrijkste elementen ervan? Wat zijn de ontwerpkenmerken van verschillende soorten torens en hoe lijken ze op elkaar? We zullen hierover praten in ons artikel..
Watertoren is een hydraulische constructie voor het pompen en bergen van water. Het is een tank die op een bepaalde hoogte is geïnstalleerd. Het werkingsprincipe is gebaseerd op de werking van de wet van communicerende vaten, een van de basiswetten van hydrostatica. Dit type structuur is bekend sinds de oudheid, maar vandaag hebben watertorens hun relevantie niet verloren, vooral niet voor gebieden met een gebrek aan energie..
Het werkingsprincipe en de soorten constructie van watertorens
Zoals hierboven vermeld, werkt de wet van hydrostatica in de toren. Dankzij hem heeft de vloeistof in een open systeem de neiging om in alle communicerende vaten hetzelfde niveau in te nemen. In dit geval kunnen de elementen van de pijpleiding als een schip worden beschouwd. Om een constante druk in de leidingen te behouden, is een constant hoogteverschil van de waterkolom vereist. In dit geval moet het water uit de torentank via de leiding naar de verbruikers worden gedistribueerd, wat betekent dat het zich boven het hoogste tappunt moet bevinden.
De ontwerptaak is eenvoudig – om de tank op een bepaalde hoogte te installeren. Elke ingenieur loste dit probleem op zijn eigen manier op, met als resultaat dat er vele soorten watertorens (WD) verschenen..
1. Metselwerk (oude methode). De toren en de tank zijn volledig gemetseld. De laatste WB die met deze methode is gebouwd, dateert uit 1885.
2. Toren van gewapend beton met reservoirs. WB’s van structureel gewapend beton werden voornamelijk gebouwd in de Sovjetperiode. Het volume van een tank van gewapend beton kan 150 kubieke meter bedragen. m.
3. Torens op hyperboloïde steunen. Steunen die zijn uitgevonden door de grote Russische ingenieur V.G. Shukhov, zijn naast uitzonderlijke structurele eigenschappen van artistieke waarde. In totaal zijn er ongeveer 200 gebouwd door de architect zelf. Het principe van hyperboloïde ondersteuning wordt tegenwoordig gebruikt bij de constructie van de hoogste gebouwen en torens ter wereld.
4. De tank staat op een stalen frame. De gemakkelijkste optie vanuit het oogpunt van het project. Het frame-ontwerp is willekeurig (rechthoekig, driehoekig, inklapbaar, etc.).
5. Stalen tank met variabele doorsnede (“granaat”). Het wordt in de fabriek vervaardigd door twee cilindrische tanks met verschillende diameters langs de as met elkaar te verbinden. De steun is een container (buis) met een kleinere diameter die zich onderaan bevindt. Dit is het meest voorkomende type WB in Rusland. Aantrekkelijk door snelle installatie en fabricage, maar levert problemen op tijdens transport (te groot).
6. Individuele tanks. Dit zijn elementen van een watertoren, op de een of andere manier verbonden met het watervoorzieningssysteem van een apart huis.
Elementen van een watertoren
Alle torens hebben ongeveer dezelfde reeks knooppunten, die gecompliceerd of vereenvoudigd kunnen zijn afhankelijk van het bouwjaar, de waterkwaliteit, het grondwaterpeil, enz. Maar er is een standaard “set” van kenmerken die alle soorten van deze unieke constructies verenigt:
- In hoogte gemonteerd reservoir. Het kan gemaakt zijn van elk materiaal dat niet onderhevig is aan snelle ontbinding (staal, beton, plastic). De bodem van de tank moet zich boven het hoogste verbruikspunt bevinden.
- Tank ondersteuning. Wat maakt een toren eigenlijk een toren? De verbeeldingskracht van de architect komt hier het beste tot uiting, vooral als het gaat om constructies die in de stad en op drukke plaatsen zijn geïnstalleerd. Sovjet-ingenieurs vonden een elegante (efficiënte) manier om de twee functies in één element te combineren, waardoor een stalen toren met ondersteunende leidingen werd gecreëerd. Discreet qua uiterlijk, het is gemakkelijker en sneller dan de anderen om te worden geproduceerd en geïnstalleerd, daarom is het stalen WB die 75% van alle massaal geïnstalleerde watertorens vormt.
- Verticale pijpleiding. Om precies te zijn, er zijn er twee: aanvoer en afvoer. Het voer wordt vanaf de pompen onder de bovenklep van de hoofdtank geleid. Hierdoor wordt de tank gevuld met water. De uitlaat heeft een aanzienlijke diameter (vanaf 200 mm) en is aangesloten op het waterleidingnet.
- Ventilatiestijgbuis of luik. Bevindt zich in het bovenste deel van de tank en dient om het luchtvolume te egaliseren en een constante atmosferische druk te handhaven.
- Tankstation. Een vrijstaand gebouw, gebouwd boven een put, waarin wateropvoerpompen staan. Zijn taak is ervoor te zorgen dat de tank tot het vereiste (maximale) niveau wordt gevuld..
- Automatisering. Zelfs een primitieve WB moet zijn uitgerust met ten minste een vulsensor, die de pompen inschakelt om te pompen in geval van een daling van het waterpeil.
- Filtratiesysteem. Elke toren biedt de mogelijkheid om filters van elk niveau te installeren.
1 – pompstation met automatisering; 2 – toevoerleiding; 3 – reservoir; 4 – ventilatieluik; 5 – watervoorziening pijpleiding naar consumenten
Functies van een watertoren
De capaciteit van de torentank is zelden minder dan 50 kubieke meter. m water, en dit impliceert collectief gebruik, wat een oneven volumetrisch verbruik met zich meebrengt. In de overgrote meerderheid van de gevallen worden WB’s geïnstalleerd in delen van de particuliere sector waar tuinbouw wordt ontwikkeld en waar constant water wordt verbruikt. In dat geval maakt de toren deel uit van het watervoorzieningssysteem voor hele gebieden..
- Nivellering van het werk van het gemaal. De watervoorziening naar het gebied wordt uitgevoerd met behulp van een pompstation dat water uit een put haalt. Wanneer het station rechtstreeks op de pijpleiding is aangesloten, zullen er onvermijdelijk overbelastingen optreden op het hoogtepunt van de afvoer, wat zal leiden tot frequente uitval van apparatuur. Het reservoir fungeert als een hydraulische accumulator die de druk in het systeem houdt als gevolg van de zwaartekracht. Hierdoor draaien de pompen in een stabiele modus en worden ze niet overbelast..
- Egalisatie van netwerkdruk. Deze functie volgt direct uit de vorige. In dit geval wordt de energie van de pompen niet besteed aan het handhaven van een constante druk in de pijpleiding – dit wordt geleverd door de waterkolom.
- Noodtoevoer van water. Bij pech of preventie kan er gewerkt worden zonder de watertoevoer naar de verbruikers te onderbreken.
- Water behandeling. Bronwater voldoet niet altijd aan de eisen van GOST en SanPiN. De toren en het reservoir hebben voldoende vrije ruimte om diverse grove reinigingssystemen te plaatsen die de waterkwaliteit op een acceptabel niveau brengen. In de “poot” van een stalen toren is bijvoorbeeld vaak een drijvend filter aangebracht, dat het ijzeroxide opvangt dat wordt gevormd tijdens het beluchten van water..
De functionele taken van een watertoren zijn niet afhankelijk van de structuur, hoogte, volume van de tank en locatie. Alle torens voeren dezelfde taken uit als hierboven beschreven.
Het hele idee van het accumuleren van een watervoorraad is heel toepasselijk voor individuele waterleidingen, vooral waar het constant wordt verbruikt – in landbouw- en veeteeltcomplexen. Watertorensamenstellingen kunnen ook in een woongebouw worden geïntegreerd en energie besparen om een constante druk te behouden. Hoe je een watertank bouwt, vertellen we je in het volgende artikel.
Wat zijn de verschillende ontwerpen en varianten van watertorens?