Wieża ciśnień - zasada działania - budowa - schemat - przeznaczenie
Wieża Ciśnień - do czego służy ?
Wieża ciśnień ( Water tower / Wasserturm ) kojarzona również jako wodna wieża jest konstrukcją budowlaną. Przeznaczoną do samodzielnej regulacji ciśnienia oraz kontroli przepływu wody w układzie hydraulicznym obejmującym niewielki obszar, na którym została wzniesiona. Wieża ciśnień jest obiektem opierającym swoje działanie na prostych prawach fizyki. Posiada wiele cech funkcjonalnych, na których opierają się fundamenty modułu infrastruktury wodnej, zaplanowanej dla sektorów przemysłowych, miejskich oraz kolejowych.
 |
| Podstawową funkcją wież ciśnień jest zwiększanie ciśnienia wody do dystrybucji. |
Zasada działania wieży ciśnień
Cechą priorytetową przy projektowaniu wieży ciśnień jest wyszukanie odpowiedniego terenu pod przyszłe fundamenty obiektu. Konstrukcja, aby mogła być w pełni funkcjonalna musi zostać wybudowana na najwyższym lokalnym wzniesieniu. Ponieważ gromadząca się woda w zbiorniku wieży ciśnień musi być umieszczona wyżej, niż instalacje wodne znajdujące się u odbiorców. Schemat działania całego układu hydraulicznego, opartego o wieże wodną polega na tym, że pompa zasysa wodę ze zbiornika głębinowego, tłocząc ciecz w górę, wprost do zbiornika wodnego, który znajduje się w górnej części wieży ciśnień. Następnie pod wpływem swojej ciężkości i dzięki prawu grawitacji wypiera wodę z rur, aż ciśnienie w zbiorniku wieżowym stanie się równe ciśnieniu w całym układzie hydraulicznym rurociągu ( Prawo Pascala ). Więc cały proces funkcjonowania pracy wieży ciśnień opiera się na zjawisku równowagi hydrostatycznej, działającej na zasadzie przepływu cieczy w " naczyniach połączonych ".
Przeznaczenie i cel wieży ciśnień
Oprócz autonomicznego stabilizowania przepływu wody, wieża ciśnień posiada kilka innych praktycznych cech. Gdy pompy parowe zostały wyparte przez pompy elektryczne. Rola wieży ciśnień została wyznaczona do pełnienia funkcji rezerwy zasobów wodnych dla systemu hydraulicznego. Obieg wody ma początek w pompowni i przez przez filtry dociera do odbiorców. W między czasie zbiornik wieżowy jest uzupełniany wodą, aż poziom wodnego zbiornika zostanie osiągnięty w odpowiedniej normie.
W szczytowym okresie pobierania wody przez odbiorców, układ hydrauliczny działający na danym obszarze jest przeciążony a stacja pomp nie radzi sobie z natężeniem przepływu wody. Otwiera się w zbiorniku zawór odcinający i woda z wieży dodatkowo zasila układ rurociągów. Jeśli wydajność stacji pomp się poprawia, zawór ponownie zamyka przepływ wody ze zbiornika, a pompy powracają do swojej pracy. Powyższy obieg wody w układzie hydraulicznym jest cykliczny.
W dawnych czasach stawianie wież ciśnień było naprawdę bardzo ważnym wydarzeniem. Te hydrauliczne cudo techniki potrafiło wyręczyć mieszkańców w podstawowych obowiązkach domowych. Wyobraźmy sobie noszenie wiader wody na czwarte piętro budynku !! - coś okropnego. Wieża ciśnień potrafiła wyręczyć ludzi i dostarczała samoczynnie wodę na wyższe kondygnację. Ale zaraz co z ciepłą wodą ? Dużo wodnych wież połączonych było z kotłownią i kominem. Woda była podgrzewana i dostarczana do kranów. Cudowne jest mieć gorącą wodę w kranie i to nie wychodząc z domu.
Wieża ciśnień nie jest wymysłem naszych czasów. Już od czasów starożytnego Rzymu powstawały akwedukty, które na zasadach grawitacji zaopatrywały miasta w świeżą wodę pochodzącą z górskich potoków. Góry są świetną analogią przedstawiającą schemat działania wieży ciśnień. Rozkwit budowania wież ciśnień przypadł na przełom XIX i XX wieku. W tym okresie wieże ciśnień służyły do magazynowania wody na obszarach miejskich, przemysłowych, a także ważną role pełniły w infrastrukturze kolejowej ; zaopatrując lokomotywy oraz nieruchomości w wodę.
Wieża ciśnień składa się z kilku elementów ; budowlanych i mechanicznych.
Cokół
Konstrukcja może być wykonana z drewna, czerwonej cegły, żelbetu, blach stalowych nitowanych lub spawanych. Wieża ciśnień posiada solidny fundament, nakreślony na planie koła, kwadratu lub innych geometrycznych brył. Fundament wieży składa się przeważnie z masywnego cokołu, który jest wykonany z ciosanego kamienia, ceramicznych cegieł lub żelbetowej bryły.
Trzon ( podpora)
Następnym ważnym elementem wchodzącym w skład konstrukcji wieży ciśnień jest trzon nazywany również podporą, który jest osadzony pionowo pomiędzy podstawą a głowicą. W środku elementu znajdują się schody prowadzące do zbiornika oraz sieć rur odpowiedzialnych za tłoczenie i rozprowadzanie wody w rurociągach. Elewacja trzonu zazwyczaj nie odbiega pod kątem architektonicznym od reszty obiektu. Przeważnie przybiera wąski kształt walca o układzie wertykalnym i stąd jest łatwy do rozpoznania. Trzon wieży ciśnień posiada dodatkowo okna, pozwalające na poprawne oświetlenie wnętrza obiektu.
Głowica
W tej części wieży znajduje się zbiornik na wodę, który posiada swoje odmiany, rodzaje, pojemność oraz kształt. Rozróżnia się podstawowe typy zbiorników na wodę:
- Zbiornik prostokątny
- Zbiornik o zaokrąglonej podstawie
- Zbiornik typu Intze
- Zbiornik typu Intze z cylindrem wewnętrznym
- Zbiornik typu Intze 2
- Zbiornik Barkhausena
- Zbiornik typu Klönne
Naturalna wieża ciśnień
Można sobie wyobrazić, że największe wieże ciśnień nie zostały zbudowane przez ludzi, ale przez naturę. Mam na myśli szczyty górskie, przez które strumienie słodkiej wody płyną zgodnie z prawami grawitacji w kierunku dolin i nizin.
Pokrywy lodowe na szczytach gór gromadzą ogromne ilości wody przez większość dni w roku, aby w ciepłe letnie dni stopić się pod wpływem słońca i zasilić cały obieg wody w przyrodzie. Natura jest potężna, człowiek poznaje jej prawa, by później wykorzystać swoją wiedzę w wysublimowanych i funkcjonalnych konstrukcjach.
Czy zimą woda w zbiorniku wieży ciśnień zamarza ?
Oczywiście, że tak. Woda w zbiorniku mieszczącego się wewnątrz wieży podlega takim samym warunkom pogodowym, jakie panują na zewnątrz konstrukcji. W bardziej zimniejszych rejonach naszego globu wieże ciśnień wyposażone są dodatkowo w systemy grzewcze, a rury owijane są izolacją oraz aluminiowym płaszczem z watą. Wieże ciśnień posiadają również system grzewczy, gdzie grzałka wprowadza podgrzaną wodę lub parę do podstawy pionu. W obu przypadkach ciepło wznosi się do zbiornika, aby opóźnić zamarzanie.
Na powierzchni wody w zbiorniku tworzy się lód, w wielu przypadkach o grubości kilku centymetrów. Zwykle ta warstwa lodu unosi się na powierzchni, gdy poziom wody podnosi się i opada. Wiele razy lód zamarza na dachu lub górnych ścianach zbiornika i pozostaje tam, ponieważ poziom zmienia się pod spodem podczas codziennego użytkowania.
W bardziej umiarkowanym klimacie wewnątrz zbiornika instalowane są stalowe drabiny, a z dachu zwisają sondy kontrolujące pion i poziom wody. W chłodniejszym klimacie wszystkie wewnętrzne elementy wyposażenia należy pominąć, ponieważ warstwa lodu ma tendencję do ich wyrywania.
Wieże ciśnień w Polsce
Wieże ciśnień woj. opolskie
Wieże ciśnień z woj. śląskiego
- Wieże ciśnień w Rybniku
- Wieże ciśnień w Świętochłowicach
- Wieża ciśnień - Łaziska Górne
- Wieże ciśnień w Katowicach
- Wieże ciśnień w Wodzisławiu
- Wieża ciśnień na terenie zabytkowej stacji kolejowej w Rudach
- Kolejowa wieża ciśnień - Jastrzębie Zdrój
- Wieża ciśnień w Knurowie
- Wieża ciśnień w Pszowie
- Orzesze - wieża ciśnień
- Będzin - wieża ciśnień
- Wieża ciśnień w Siemianowicach Śląskich
- Zawadzkie - wieża ciśnień
- Wieże ciśnień w Bielsku - Białej
- Wieża ciśnień w Łazach
- Kolejowa wieża ciśnień w Koszęcinie
- Kolejowa wieża ciśnień w Juliance
- Wieża ciśnień w Zebrzydowicach
- Wieża ciśnień w Żywcu
- Wieża ciśnień w Tychach
- Toszek wieża ciśnień
- Pyskowice - kolejowa wieża ciśnień
- Wieże ciśnień w Gliwicach
- Wieża ciśnień w Myszkowie
- Wieża ciśnień w Chałupkach
- Wieże ciśnień w Zawierciu
- Kolejowa wieża ciśnień - Chełm Śląski
- Wieże ciśnień w Bytomiu
- Kolejowa wieża ciśnień w Rudzie Śląskiej