Водната кула на пръв поглед изглежда като обикновен висок резервоар за вода. Зад тази проста конструкция обаче стои практично инженерно решение, което от десетилетия се използва за поддържане на налягането във водопроводните мрежи, съхраняване на резервни количества и намаляване на натоварването върху помпените станции.
Макар днес да съществуват модерни системи с мощни помпи и автоматично управление, водните кули продължават да имат своето място. Причината е проста – те използват силата на гравитацията и могат да осигурят вода дори когато електрозахранването бъде прекъснато.
Какво всъщност прави една водна кула
Принципът на работа е сравнително лесен. Водата се изпомпва в резервоар, разположен на височина. След това гравитацията създава налягането, необходимо за подаването на водата към потребителите.
Така не се налага помпите да работят непрекъснато само за да поддържат налягането във водопроводната мрежа.
Височината на водния стълб има пряко значение. Ориентировъчно на всеки 10 метра височина се получава около 1 бар налягане. Следователно при необходимост от около 3 бара резервоарът трябва да бъде разположен приблизително 30 метра над нивото, което трябва да бъде захранено.
Разбира се, при реалното проектиране се отчитат и загубите на налягане по тръбите, разстоянието до най-отдалечения потребител и други особености на мрежата.
Друга важна задача на кулата е да осигурява резерв. При спиране на тока или авария във водоснабдителната система натрупаната вода може да поддържа подаването за часове, а при по-голям резервоар – и за по-дълъг период.
Кулата помага и при пиково потребление. Водата може да се изпомпва през нощта, когато потреблението е по-ниско, а през деня да се използва натрупаният запас. Така помпените станции се натоварват по-равномерно и може да се намали разходът за електроенергия.
От каменните кули до стоманените резервоари
Историята на водните кули е свързана с нуждата водата да достига до по-високи места без постоянно използване на голямо количество енергия.
Още през XIX век в Европа и Северна Америка започват да се изграждат каменни и тухлени водни кули. Те имат не само практическа функция, но често се превръщат и в разпознаваеми части от градския пейзаж.
С навлизането на желязото и стоманата строителството се променя. Резервоарите стават по-леки и по-евтини, а постепенно се появяват различни конструкции със стоманени и бетонни опори. Използват се и сферични резервоари, които позволяват по-ефективно разпределяне на натоварването.
Много от старите водни кули днес са запазени като архитектурни и исторически обекти. Някои са превърнати в музеи, кафенета или площадки за наблюдение.
Това обаче не означава, че водната кула е останала само спомен от миналото. Съвременните съоръжения продължават да изпълняват същата основна задача – да осигуряват надеждно водоснабдяване.
Различни конструкции според нуждите
Водните кули се изграждат в различни форми в зависимост от необходимия обем, височината, климатичните условия, особеностите на терена и финансовите възможности.
Сред най-разпространените са:
- Кули върху колони – сравнително лесни за изграждане и подходящи за малки населени места и ферми, но конструкцията трябва да бъде добре защитена от силен вятър.
- Сферични и елиптични резервоари – формата позволява добро разпределение на натоварването и ефективно използване на материала.
- Стоманени резервоари върху бетонна или стоманена основа – използват се широко в градски и промишлени водоснабдителни системи.
- Тухлени и каменни кули – характерни най-вече за по-старите съоръжения и често имат значителна архитектурна стойност.
- Резервоари с вертикална тръба – при тях не винаги става дума за висока кула в традиционния смисъл, но съоръжението може да изпълнява сходна функция за регулиране на налягането и нивото на водата.
Изборът на конструкция зависи не само от цената на строителството, но и от бъдещата поддръжка, устойчивостта на корозия, необходимата вместимост и конкретното предназначение.
Колко вода трябва да съхранява
Капацитетът на резервоара се определя според потреблението. При малко населено място могат да бъдат достатъчни няколкостотин кубически метра, докато за голям град са необходими хиляди кубически метри.
При проектирането се разглеждат средното дневно потребление, пиковото потребление и необходимият резерв за пожарна безопасност.
Височината също не се избира произволно. Трябва да се осигури достатъчно налягане при най-отдалечения потребител, като се отчетат загубите по водопроводите.
Колкото по-висока е кулата, толкова по-скъпа става конструкцията. Затова понякога е по-разумно да се увеличи размерът на резервоара или да се използват допълнителни помпи, вместо да се изгражда прекалено висока опора.
От какво се състои системата
Самият резервоар е само една част от водната кула. Системата включва още:
– нивомер и тръби за подаване и отвеждане на водата;
– помпена станция;
– датчици за нивото;
– манометри;
– автоматични клапани;
– система за преливане и аварийно изпускане;
– стълби, сервизни платформи и защитни съоръжения за обслужващия персонал.
Всички тези елементи трябва да работят заедно. Повреда в един от тях може да доведе до проблеми с налягането, загуба на вода или дори до прекъсване на водоснабдяването.
следва ….
1 част/ Водната кула – старо решение, което и днес пази водоснабдяването
2 част/ Водната кула – старо решение, което и днес пази водоснабдяването
