Водонапірні башти є технічними спорудами, якими людство користується вже не одне століття. У Середні віки ці споруди противник намагався знищити першими. Це змушувало місцеву армію швидше капітулювати, оскільки вона залишалася без води. Сьогодні водонапірні башти, як і раніше актуальні.
Водонапірна вежа – спеціальна конструкція, необхідна, щоб відстежувати натиск води і її витрату, що дозволяє спостерігати за тим, як формуються запаси в системі водопостачання.
Зазвичай башта складається з бака (резервуар для рідини) і стовбура, на якому закріплений бак.
Історія виникнення
Водонапірна башта була розроблена інженером А. А. Рожновским в 1936 році. До цього моменту в країні використовували подібні споруди, побудовані з цегли. Рожновський ж запропонував дуже вигідне рішення проблеми накопичення і зберігання води. При цьому будова дуже швидко монтується – всього 2-4 дні. На його спорудження йдуть мінімальні витрати. Крім того, відсутня необхідність обов’язкового підігріву, що виконується з метою запобігання замерзання води.
У 1942 році А. А. Рожновський був удостоєний Сталінської нагороди за свій винахід.
Але вежі, які не потребують підігріву, розробляв не тільки А. А. Рожновський, але і П. В. Земсков. Останній прийшов до висновку, що при зведенні таких споруд можна економити значні кошти.
Залізниця в той момент потребувала великих резервуарах, де можна було б зберігати запас води, призначеної для паровозів. До 1951 року водонапірні башти застосовували тільки таким чином. Але після ці будівлі почали з’являтися і в сільському господарстві.
Призначення водонапірних башт
Основним призначенням цих споруд є забезпечення постійним і безперебійним водопостачанням невеликих населених пунктів і підприємств, що займаються легкою промисловістю. Вежі пристосовані для зберігання великих запасів води. Крім того, якщо раптом зупиняються всі насоси, передбачена подача рідини під невеликим натиском. Тут же зберігається протипожежний та резервний запас води. Також ці конструкції необхідні в тих місцях, де електрика подається з частими перебоями, то є стабільна робота електронасосів просто неможлива.
Водонапірна башта Рожновського зарекомендувала себе надійністю, довговічністю і простотою конструкції. Вона незамінна при умові, що споруда експлуатується правильно.
Конструкція
Конструкція водонапірних башт уніфікована. Окремі екземпляри розрізняються тільки ємністю бака і висотою стовбура-опори. Об’єм резервуара лежить в діапазоні від 15 до 50 м3. Висота водонапірної башти може становити 9-25 метрів. Все залежить від рельєфу місцевості, а також того, які втрати напору в водопровідної мережі і, звичайно ж, поверховості обслуговуваних будинків. Всі необхідні розрахунки проводять ще при проектуванні.
Однак водонапірні башти не можна будувати в тих районах, де трапляються карстові явища, а також в умовах вічної мерзлоти. Якщо температура повітря опускається нижче -20°С, то слід проводити два рази на добу водообмін.
Зовнішній вигляд
Конструкція башти може бути виконана із сталі, цегли чи залізобетону. У висоту будова може досягати декількох десятків метрів. У верхній частині воно обов’язково має ємність для води. Найчастіше ця ємність буває циліндричної форми. Використовуваний об’єм резервуара залежить від потужності водопроводу, що обслуговує його, і витрати води в ньому.
Наприклад, для невеликого підприємства або села знадобиться кілька кубічних метрів. У містах обсяг може зростати в десятки і сотні разів.
Робота водонапірної башти залежить від:
- труб, продовжених для подачі та відведення води;
- переливних пристроїв, що автоматично відключають насоси, щоб запобігти переповнення ємності;
- системи виміру рівня води, яка передає сигнали в диспетчерський пункт.
У деяких випадках для водонапірного резервуара не передбачається опора. Ємність для зберігання води встановлюється на піднесеній місцевості. Зазвичай цей спосіб застосовують в умовах гористого рельєфу.
Найчастіше баки мають округлу форму. Технологічні та архітектурно-будівельні міркування диктують норми співвідношення висоти і діаметра резервуара. Бак не повинен бути дуже великим, адже в цьому випадку збільшується висота підйому води. Крім того, в системі виникають значні коливання напору.
Зовнішній вигляд вежі повинен бути естетичним і не вибиватися з загальної композиції місцевості. Архітектурний ансамбль району при цьому продовжує бути гармонійним. Досить часто промислові підприємства (якщо мають дві і більш мережі різного напору) встановлюють кілька баків на вежі. При цьому вони розташовуються на різній висоті. Розмір всієї конструкції визначає тиск води у водонапірній башті.
Щоб проводити обслуговування споруди, встановлюється зовнішня сходи з огорожами. Якщо висота складає більше дванадцяти метрів, то комплектація також має додатковий майданчик з огорожами.
Як працює водонапірна башта Рожновського?
Напірно-розводящий трубопровід забезпечує подачу води в башту. Якщо резервуар застосовується для відбору проб води та пожежогасіння, то трубопровід оснащується стояком з двома закритими вентилями.
Насосна станція забирає грунтові води в водонапірну вежу. В процесі закачування відбувається фільтрація і дезінфекція води. З резервуара вона подається водогоном у житлові будинки.
Дуже важливо правильно визначити висоту водонапірної башти. Резервуар повинен розташовуватися вище останнього поверху будівлі. Це сприяє нормальній подачі води.
Робота насосної станції
Робота насосної станції постійно залишається інтенсивної. Вода повинна надходити в ємність вежі і накопичуватися там, поки її споживання зменшено. Коли ж виникає потреба у більшій кількості води, накопичений водний запас починає використовуватися.
Воду подає насос. В той момент, коли рівень рідини в резервуарі досягає верхньої допустимої позначки, спрацьовує спеціальний датчик, і відключається насос. Так як споживання води безперервно, то її рівень в ємності знижується по досягненні нижньої межі допустимого. І тут знову подається сигнал насосу про необхідність включення. Резервуар знову наповнюється. По мірі споживання рідини тиск у водонапірній башті знижується, що змушує насос знову працювати.
Технологія обслуговування
Організація, яка експлуатує водонапірну вежу, повинна виконувати її технічне обслуговування. У випадку виникнення несправності в системі в першу чергу необхідно злити воду, що зберігається в резервуарі. Тільки після цієї процедури можна приступати до ліквідації несправності.
Дотримання всіх необхідних технічних вимог щодо експлуатації впливає на те, скільки прослужить водонапірна башта, і як часто будуть виникати неполадки.
Комплектація установки
Кожен рік кількість пожеж зростає. 
Саме тому попит на водонапірні башти, які мають нестандартний розмір або незвичайну конструкцію, що постійно зростає. Такі вимоги виникають при підготовці запасів води, які знадобляться при гасінні лісових пожеж.
Найчастіше водонапірні башти в комплектації мають:
- сходи з огородженням;
- відвідну трубу;
- подає трубу;
- петлі для підйому і установки башти;
- внутрішню сходи;
- верхній і нижній оглядові люки;
- скоби-льдоудержатели;
- 4 розтяжки, що мають товщину 12 мм
Як використовуються водонапірні башти при низьких температурах
Вежі, створені А. А. Рожновским, сьогодні застосовуються в самих різних кліматичних умовах, у тому числі і в умовах низької температури. Але навіть ці конструкції мають обмеження, що не дає можливості використовувати їх в наступних умовах:
- у зимовий період розрахункова температура не повинна бути нижче -35°С;
- прийнятною масою снігового покриву є 100 кгс/м і менше;
- можливе тиск вітру – 38 кгс/м і менше;
- відсутні грунтові води;
- допускається сейсмічною активністю в районі може бути 6 балів і нижче;
- грунти повинні бути не пучиністі, не просадні, тобто однорідні.
Вирішальну роль під час встановлення водонапірної башти Рожновського відіграє облік меж мінусової температури. Наприклад, процес установки і експлуатації конструкції неможливий в умовах вічної мерзлоти або в зоні розвитку карстового процесу.
У більшості випадків водонапірну вежу немає необхідності утеплювати спеціальними засобами. Зазвичай відбувається природне утворення теплової «сорочки».
Якщо вода використовується в штатному режимі, то вона просто-напросто не встигне замерзнути. У випадку, якщо вона застосовується рідше, то на резервуар можна встановити додатковий «шатро» з дерева, що сповільнить процес замерзання. Коли водонапірна башта використовується в польових умовах, то перед зимою воду слід злити, щоб запобігти її замерзання.
При підготовленому майданчику монтаж конструкції в більшості випадків займає не більше трьох днів. Основою служить залізобетонний монолітний фундамент, передбачає закладні деталі. До них приварюється днище опори. Далі нижня частина обсипається грунтом, висота якого повинна складати не менше 2,5 метра. Цей грунт слід відновлювати через 3-4 роки. Він потрібен для запобігання корозії, що значно продовжить термін експлуатації.
Крім того, через кожні 3-4 роки, а також при регулярному використанні, слід оновлювати покриття та внутрішні поверхні.
Слід пам’ятати, що якщо підприємство вирішило встановити таку конструкцію, як водонапірна башта, ціна буде залежати головним чином від обсягу резервуара і висоти опори.
