Водораздача

Если источник воды с электронасосом дополнить системой доставки воды в дом и водораздачи внутри дома, то мы получим автономную систему водоснабжения.

Такая система содержит:

• колодец или скважину;
• электронасос;
• подземную магистраль «источник — дом»;
• домовую водопроводную сеть;
• водонапорный бак или гидропневматическую установку;
• приборы потребления воды (душ, ванна, умывальник, унитаз, кухонная мойка, посудомоечная машина, стиральная машина и пр.).

Водонапорный бак

На рис. 54 показаны два варианта схемы автономного водоснабжения загородного дома.

Рис. 54. Схема автономного водоснабжения загородного дома с водонапорным баком (а) и с гидропневматической установкой (б): 1 — подвальное помещение; 2 — жилые помещения; 3 — летний душ; 4 — душевой резервуар; 5 — вводы водоснабжения в помещения; 6 — водонапорный бак; 7 — гидропневматическая станция; 8 — подземная теплоизолированная магистраль от источника водоснабжения.

В первом варианте вода из колодца или иного источника воды поступает в водонапорный бак, расположенный выше жилых помещений. Этот бак должен иметь объем 100 — 150 л., иначе говоря, около 15% суточного потребления воды.

Водонапорный бак предназначен для того, чтобы обеспечить необходимый расход воды независимо от производительности насоса и водообильности колодца. Он снабжен автоматикой для включения и выключения электронасоса, обеспечивающей поддержание заданного уровня воды в баке.

Таким образом, насос включается не в тот момент, когда вы начинаете потреблять воду (его производительность может быть и меньше, чем скорость потребления), а лишь тогда, когда требуется пополнить запас воды в водонапорном баке.

Если бак установлен в неотапливаемом помещении (на чердаке), его надо теплоизолировать.

Устройство водонапорного бака показано на рис. 55.

Рис. 55. Водонапорный бак (размеры в мм): 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — вырезы (закрытые сеткой, для связи с атмосферой и для датчиков уровня); 4 — подающая труба с поплавковым клапаном; 5 — сигнальная труба; 6 — перелив; 7 — поддон; 8 — слив из поддона; 9 — труба (шланг) водослива; 10 — настил поддона; 11 — балка под баком; 12 — потолочная балка; 13 — отводная труба.

Лучше всего сделать водонапорный бак из нержавеющей листовой стали или из готовой бочки (из нержавеющей стали, обычной стали, изнутри покрытый антикоррозионной краской, годной для холодной питьевой воды, либо из пищевого пластика). Если бак изготовлен из слишком тонкой листовой стали (0,5—1 мм) и не имеет ребер жесткости, то снаружи на него надевают бандаж из стального уголка либо иного профиля в виде горизонтальной рамы, расположенный примерно на середине высоты. Бак устанавливают на деревянных брусьях в металлический поддон, снабженный сливом.

Наливной патрубок (ввод воды) располагают в верхней части боковой стенки бака, на 50—80 мм ниже верхней кромки, и снабжают поплавковым клапаном (такой же конструкции, как в бачке унитаза). Подводящую трубку соединяют с патрубком через отсекающий вентиль — он понадобится при очистке или ремонте бака.

Отводящая (сливная) труба врезается заподлицо в боковую стенку бака на расстоянии 50 мм от дна. Кроме того, бак должен быть оборудован системами перелива, сигнализации о понижения уровня ниже контрольной отметки и слива. Переливная воронка расположена на уровне 100 мм от верхней кромки бака, а сливная — в днище бака. Под сливной воронкой устанавливают отсекающий вентиль.

Сигнальная труба врезана в боковую стенку бака на 150 мм ниже верхней кромки бака, то есть на 50 мм ниже уровня перелива.

Слив поддона и бака, перелив и сигнальная труба соединены со сливным стояком.

Переливная воронка защищает бак от переполнения в случае поломки или неправильной регулировки поплавкового клапана, а сигнальная трубка позволяет следить за снижением уровня воды: если он опускается ниже места врезки трубки в бак, то вода из нее, естественно, не течет.

Для того чтобы исключить замерзание воды в баке в зимнее время, его надо теплоизолировать.

Для этого на бак надевают кожух с двойными стенками из фанеры, досок и т. п. По внутренней стенке устанавливают гидроизоляцию, а поверх нее укладывают тепловую изоляцию (например, минвату) (рис. 56). Обычно в этот же кожух помещают расширительный бак водяного отопления (если дом оборудован им).

Рис. 56. Схема утепления водонапорного и расширительного баков: 1 — расширительный бак; 2 — водонапорный бак; 3 — кожух; 4 — внутренняя стенка кожуха; 5 — гидроизоляция; 6 — теплоизоляция; 7 — внешняя стенка кожуха.

Гидропневматическая установка (мембранный бак)

Современные насосные станции способны всасывать воду с глубины до 20 м. Подаваемый ими сжатый воздух создает дополнительную тягу благодаря эффекту эжекции.

Применение водонапорного бака связано с рядом неудобств. Эту громоздкую конструкцию, имеющую немалый вес, нужно располагать выше жилых помещений, буквально над головой, да еще и утеплять. Иногда удобнее воспользоваться схемой нижнего размещения бака (например, в подвале), а напор на его выходе (взамен самотека) создавать искусственным путем. По такой схеме работает мембранный бак, или гидроаккумулятор, — резервуар, разделенный на две части гибкой мембраной. В основную камеру бака закачивается вода, а по другую сторону мембраны, в воздушную камеру, закачан воздух. Когда насос закачивает воду в водяную камеру, объем воздушной камеры из-за растяжения мембраны уменьшается и давление воздуха возрастает до нужного значения, поддерживаемого автоматикой. Через мембрану это давление передается воде и гонит ее из подвала наверх, в жилые помещения. Компрессор с помощью автоматики включается и выключается, поддерживая необходимое давление в системе. Объем водяной камеры обычно невелик — 20—25 л.

Недостаток этой системы — зависимость подачи воды от электричества (напомним, что водонапорный бак, наоборот, является запасным накопителем и может снабжать водой какое-то время даже без ее подачи из источника).

На рис. 57 изображена гидропневматическая водоподъемная установка отечественного производства, состоящая из погружного насоса и гидроаккумулятора, работа которых управляется системой автоматики.

Рис. 57. Гидропневматическая водоподъемная установка: а — погружной насос в колодце или скважине; б — гидроаккумулятор; 1 — водяная камера; 2 — воздушная камера; 3 — мембрана; 4 — блок управления.

Водонапорный бак частного дома

Вступление

Выбор для своего частного дома или дачи, системы автономного водоснабжения, чаще приходится делать из-за отсутствия центрального водоснабжения в посёлке. Альтернатив такого выбора не существует. Однако схему автономного водоснабжения вы всегда выбираете сами.

Гравитационная схема водоснабжения

Гравитационная или безнапорная или самотёчная схемы водоснабжения, устроена таким образом, что вода самостоятельно, под действием только силы тяжести, растекается по водопроводу дома.

Являясь альтернативой напорной системы, гравитационно-самотёчная схема, во-первых, частично не зависит от наличия электричества, во-вторых, проще монтируется, в-третьих, меньше стоит.

Принцип гравитационной схемы водопровода внутри дома, в установке объемного бака на высокой точке дома, например, чердаке, и растекании воды по водопроводу под действием силы тяжести.

Относительный недостаток водопровода дома из напорного бака, это этап наполнения бака. Чтобы наполнить бак и пополнять запас воды в баке потребуется работа насоса, который доставит воду от источника водоснабжения до бака.

Однако для наполнения бака, во-первых, насос не обязательно монтировать на постоянной основе, во-вторых, насос не будет работать постоянно, в-третьих, автоматика такой схемы совсем несложная.

Все эти обстоятельства оставляют безнапорную схему водопровода в ранге популярной и востребованной в частном домостроении.

Недостатки использования напорного бака

Для любой схемы водоснабжения можно найти недостатки. Не исключение использование напорного бака.

• Во-первых, установка бака потребует усиления или, по крайней мере, дополнительного расчета конструкции дома и возможно, её усиления.
• Во-вторых, в доме без отопления, бак потребует слива воды из бака перед зимним периодом.
• В-третьих, даже в отапливаемых домах, чердаки редко обогреваются, поэтому придётся позаботиться об утеплении напорного бака.
• В-четвёртых, водонапорный бак частного дома НЕ исключает устройство автономного источника водоснабжения со всеми вытекающими работами обустройства источника.

Из чего делают напорный бак

При всех существующих предложениях рынка, классическим вариантом остается стальной водонапорный бак.

Сваривают бак из стальных листов, придавая ему форму прямоугольника или цилиндра. Лучший вариант для долговечности и качества воды в доме, это бак из листов нержавеющий стали. Более дешевая альтернатива бак из стальных листов с обязательно окрашиванием поверхности внутри и наружи бака масляной краской.

Где ставят?

Местом установки бака, обычно выбирают чердак. Это самая высокая точка дома, обеспечивающая гравитационное растекание воды по системе. Так как чердак редко отапливается, бак и его обвязку хорошо утепляют.

Неплохой вариант, сделать для бака короб из пенопласта или твердого утеплителя. Температура в таком коробе не должна опускаться ниже 5˚C.

Какой объем бака?

Объём бака рассчитывают из условий расхода воды. Принимаем, что в день человек потребляет 200 литров воды. Для семьи из трёх человек, нужен объём воды 600 литров в день.

Бак должен обеспечить занос воды больший, чем расход воды в день на 20% при ручном пуске заполняющего насоса или 5% при автоматическом запуске насоса.

Значит, для семьи из трёх человек нужен бак минимального объёма 720 или 630 литров. Мы знаем, что объем 1 кубический метр равен 1000 литрам воды. Значит, бака с размерами 1×1×1 метр, хватит на семью их трёх человек в запасом.

На фото стандартный бак под названием «Еврокуб» объемом 1000 литров, есть варианты с обогревом.

Схема сборки и обвязки водонапорного бака

Вариант ручного наполнения бака водой, не рассмариваем, как НЕ реальный. Значит, в сборке самотёчного водопровода с баком, нужно продумать подачу воды от источника с её подъёмом до бака. Включение пополнения бака может быть ручное или автоматическое.

Вода поступает в бак от скважины или колодца. Для заполнения и пополнения бака достаточно недорогого насоса типа «Малыш». На подающую трубу водопровода необходимо установить обратный клапан.

Обычно (необязательно), обвязку бака делают стальными оцинкованными трубами, если бак сделан из стали диаметров 15-20 мм или пластиковыми трубами, если бак из пластика.

Обязательными элементами бака, являются:

• Вентиляционные вырезы: обеспечивают проветривание воды в ёмкости;
• Сигнальная труба: не дает баку переполниться;
• Поплавок: для автоматического отключение/включение подающего насоса.
• Поддон: защищает дом от протечек.

Вывод

В завершении статьи остается добавить. Надеюсь, эта небольшая статья познакомила вас с безнапорной системой водоснабжения дома и вы поняли, что такое водонапорный бак частного дома.

Водонапорный бак

При отсутствии централизованного водопровода сельский дом можно обеспечить водоснабжением из местных источников с подачей воды в водонапорный бак с помощью насосной установки, в том числе и с ручным приводом.

Водонапорный бак, как правило, устанавливают на чердачном перекрытии (самой высокой точке дома) и оборудуют автоматическими устройствами управления насосом — датчиками уровня.

Устройство водонапорного бака в доме целесообразно и при эпизодическом режиме работы централизованного поселкового водопровода. В этом случае подающий трубопровод оборудуют поплавковым водозапорным клапаном (рис. 11, 4).

Рабочий объем водонапорного бака выбирают в зависимости от предполагаемого суточного потребления (расхода), но при подаче воды из местных источников с помощью электронасосов, снабженных автоматическим управлением, рабочий объем бака не имеет практического значения и может быть рекомендован в пределах 60—120 л.

Чтобы качество питьевой воды было хорошим, а бак долговечным, его лучше сделать из нержавеющей стали, но можно использовать и строительную сталь толщиной 3—4 мм с антикоррозийным покрытием суриком или другими водостойкими нетоксичными красками, разрешенными Госсанинспекцией. Предварительно металл нужно хорошо очистить от следов ржавчины, обезжирить и обработать антикором для образования фосфатной пленки и не позже чем через два-три дня покрасить двумя слоями сурика. В крайнем случае в качестве емкости используют доброкачественную деревянную бочку, а для устранения неприятного запаха ее внутреннюю поверхность обжигают паяльной лампой.

Рис. 11. Устройство водонапорного бака:

а — общий вид (разрез); б — способ присоединения отводящей трубы: I—правильный, II — неправильный; о — подающая труба (излив) местного водопровода; г — схема общего утепления водонапорного бака и расширительного бака водяного отопления; д— вариант сигнального водослива в раковину: 1 — корпус бака; 2— крышка; 3 — вырезы (вентиляционные с сеткой и для установки датчиков уровня); 4 — подающая труба централизованного водопровода с вентилем и запорным поплавковым клапаном; 5 — сигнальная труба; 6 — переливная труба с воронкой; 7 —поддон; « — сливное отверстие поддона; 9 — общая труба (шланг) водослива; 10 — сифон с водоприемной воронкой; 11 — сливная труба с воронкой и вентилем; 12 — настил поддона; 13 — балка-подставка бака; 14 — балка перекрытия с подшивкой потолка; 15 — отводящая труба; 16 — расширительный бак водяного отопления; 17 — водонапорный бак; 18 — короб; 19 — листовой материал (фанера, арголит и т. п.); 20 — рулонная гидроизоляция; 21 — минераловатный наполнитель; 22 — деревянная обшивка

Форму бака выбирают в зависимости от требуемой емкости — небольшой бак делают квадратной или прямоугольной формы, при значительном объеме (например, для водоснабжения многоквартирного сельского дома) — круглым, причем в этом случае наивыгоднейшее соотношение (с точки зрения гидродинамики) размеров Н = 0,5—0,8 Д, где Д — диаметр бака в сантиметрах, а Н — его высота.

Водонапорный бак оборудуют подающей трубой диаметром 12—19 мм (1/2—3/4 дюйма), при подаче насосом — в виде свободного излива, от водопровода — с поплавковым запорным клапаном.

Кроме того, бак снабжают отводящей, сигнальной переливной и спускной трубами. Если вода из местного источника содержит значительное количество осадков, то отводящую трубу присоединяют несколько выше дна бака, а спускную трубу объединяют с переливной для периодического слива осадка, совмещая эту операцию с чисткой дна бака и дезинфекцией. К ним же присоединяют сигнальную и дренажную водоотводящую трубу поддона бака. Штуцер сигнальной грубы диаметром 15 мм устанавливают на 50 мм ниже обреза воронки переливной трубы (см. рис. 11, а, 5). В конечном итоге получается объединенная аварийно-сигнальная система, общую трубу которой выводят в канализацию обязательно с разрывом струи через воронку с сифоном или раковину (см. рис. 11, д. 10). При местной системе канализации, а также в южных районах общую сливную трубу желательно отвести в водосточный желоб (стояк) или просто под крышу дома, где она сможет выполнять функцию сигнальной трубы. В летний период эту воду целесообразно направить в емкость для полива.

Диаметр отводящей трубы выбирают в зависимости от количества точек расхода воды в доме: при наличии одного-двух кранов ее диаметр 12 мм, трех — пяти кранов — 19 мм и более пяти кранов — 25 мм. Увеличение диаметра необходимо для обеспечения подпора в случае одновременного открытия нескольких кранов. С этой же целью водозаборный штуцер отводящей трубы делают на минимально возможном расстоянии от стенки бака (см. рис. 11, б). Для поддержания нормального водообмена в баке подающую и отводящую трубы устанавливают на диаметрально противоположных стенках бака, а в крышке предусматривают вентиляционные отверстия с сетками для предотвращения затхлости воды.

С целью предохранения балок перекрытия от попадания на них влаги под расходный бак обязательно устанавливают поддон для сбора конденсата, который образуется из-за перепада температур поступающей в бак воды и наружного воздуха. Поддон делают в виде деревянного настила, покрытого листовой оцинкованной сталью с двойным фальцем и пропайкой швов. Его устанавливают на балках перекрытия с небольшым уклоном в сторону дренажного отверстия для слива конденсата. Деревянные элементы конструкции обрабатывают антисептиком и окрашивают масляной краской.

Внутри бака переливную и спускную трубы оборудуют воронками для обеспечения интенсивного слива. Для переливной трубы можно использовать резиновую воронку от смывного бачка, установив ее уширенный конец на расстоянии 100 мм от крышки бака.

В связи с тем что вода из аварийно-сигнальной системы истекает под небольшим напором, ее общую часть можно сделать из резинового шланга подходящего диаметра, что позволит значительно сократить затраты металла и упростить монтаж.

На зиму бак обязательно утепляют. Утепление положительно сказывается также и в летний период, так как способствует уменьшению образования конденсата. Желательно, чтобы утепление бака имело воздушную прослойку и такую конструкцию, которая обеспечивала бы удобный подход для проведения профилактических и ремонтных работ. Лучший вариант — разборная коробка щитовой конструкции с крышкой.

Помещение утеплительного короба оборудуют освещением и вентиляцией, а температура воздуха в нем должна быть не менее +5° С.

Расстояние между баком и строительными конструкциями должно быть не менее 0,7 м, а со стороны поплавкового клапана или датчика уровня около 1 м.

Если на чердак выносится расширительный бачок системы отопления, то его целесообразно поставить рядом с водонапорным баком. Это позволит объединить их переливные трубопроводы и утеплить одним общим коробом (см. рис. 11, г). При таком размещении выброс горячей воды в расширительный бачок поможет поддерживать в коробе плюсовую температуру даже в сильные морозы.

Устанавливая систему утепленных баков на чердачном перекрытии, необходимо учитывать возросшую нагрузку на них, а также предусмотреть меры по дополнительной гидроизоляции или антисептированию балок перекрытия.

В качестве теплопароизоляционных материалов используют: стекловату, гранулированный пенопласт, волокнистые плиты, гидроизол, рубероид и др. Можно применять и более дешевые, традиционные материалы, например шлак с опилками, паклю, древесину и др.

Водонапорные баки

Водонапорные баки (резервуары) устанавливают с целью бесперебойного снабжения зданий водой (при постоянном или периодическом недостатке напора в наружной сети) и с целью создания неприкосновенного запаса воды на пожарные или технологические нужды.

Полный объем V водонапорного бака слагается из регулирую­щего V_p и запасного V₃ объемов.

Регулирующий объем бака, м 3 , для системы без насосной уста­новки определяется по формуле:

где Q – среднечасовой расход воды, м 3 /ч, в здании за время питания сети внутреннего водопровода из бака; Т – время, ч, в течение которого вода при недостаточном напоре в наружной сети поступает в сеть внутреннего водопро­вода из бака.

Обычно регулирующая емкость составляет от 50 до 80 % суточного расхода воды в здании.

В системах водоснабжения с водонапорным баком и повысительными насосами регулирующий объем бака значительно умень­шается и зависит от частоты включения насоса и его номинальной подачи.

Запасной объем бака определяется противопожарными или производственными требованиями. Неприкосновенный противопожар­ный запас воды определяют из расчета 10-минутной про­должительности тушения пожара при максимальном водопотреблении, а при автоматическом пуске насосов – 5-минутной продолжительности тушения пожара. Запас воды в баке для хозяйственно-питьевых нужд должен составлять при ручном пуске насосов не менее 20 % и при автоматическом пуске насосов не менее 5 % суточного расхода воды в здании.

В тех случаях, когда в здании проектируется объединенный хозяйственно-питьевой и противопожарный водопровод, а наружное пожаротушение предусматривается из водоемов, емкость водонапорного бака определяется из расчета хранения в нем неприкосновенного запаса воды, необходимого для обеспечения работы диктующего внутреннего пожарного крана в течение 1 ч, при однократном расходе воды на другие нужды, но без учета расхода воды на групповые душевые установки.

Водонапорные баки могут быть круглыми или прямоугольными в плане. Изготовляют их из листовой стали и во избежание коррозии окрашивают внутри и снаружи масляной краской, приготовленной по рецептуре, согласованной с органами санитарного надзора. Сверху баки закрывают крышками, в которых устраивают люки для доступа внутрь баков.

Под баком на расстоянии не менее 50 см от его дна устанавливают поддон для сбора конденсирующейся влаги. Помещение для установ­ки бака должно быть теплым, удобным для эксплуатации, оборудо­ванным вентиляцией и освещением. Расстояние между баком и пе­рекрытием принимают не менее 0,6 м, между баком и стенами – не менее 0,7– 1 м.

На рис. 23 показаны принципиальные схемы обвязки баков трубопроводами. Подающий трубопровод оборудуется, как правило, двумя поплавковыми клапанами. Диаметр подающего трубопровода определяется расчетом. Если подающий трубопровод объединяют с отводящим, то на отводящем участке устанавливают обратный клапан и задвижки. Переливной трубопровод подводят с разры­вом струи к промежуточному бачку, соединенному гидравлическим затвором (сифоном) с канализационным или водосточным стояком. Диаметр переливного трубопровода в 2 раза больше диаметра подающего трубопровода. Диаметр спускного трубопровода равен 40–50 мм, сливного с поддона – 25 мм, сигнального – 15–20 мм. Сигнальный трубопровод присоединяется к баку на 5 см ниже переливной трубы.

При проектировании внутреннего водопровода с баками следует учитывать их существенные недостатки: необходимость в специаль­ных помещениях, значительные нагрузки на перекрытие и, как след­ствие – его удорожание, необходимость в периодической чистке баков и обеспечении циркуляции воды с целью предотвращения ухудше­ния ее качества.

Рис. 23. Обвязка водонапорных баков трубопроводами:

а – раздельными; б – объединенными; 1 – бак: 2– крышка; 3– люк; 4– запорная арматура; 6– отводящий трубопровод; 6 – подающий трубопровод; 7 – поддон; 8– сигнальный трубопровод диаметром 15–20 мм; 9– сливной трубопровод диаметром 38 мм; 10– спускной трубопровод диа­метром 40–50 мм; 11– промежуточный бачок объемом 0,15 м 3 ; 12 – сифон; 13– водо­сточный или канализационный стояк; 14– переливной трубопровод; 15– поплавковый клапан; 16– поплавок; 17– обратный клапан.

Контрольные вопросы

1. Зачем устанавливают водонапорные баки?

2. Из чего слагается полный объем бака?

3. Как находится регулирующий объем бака?

4. Недостатки при проектировании внутреннего водопровода с баками?

Рекомендуемая литература

1. Калицун В.И. Основы гидравлики, водоснабжения и канализации / В.И. Калицун – М.: Стройиздат, 1966. – 366 с.

2. Кедров В.С. Санитарно-техническое оборудование зданий / В.С. Кедров. – М.: Высш. школа, 1974. – 540 с.

3. Старинский В.К. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов / В.К. Старинский, Л.Г. Михайлик. – Минск, 1989. – 362 с.

Накопительный бак для водоснабжения

Одной из самых неприятных бытовых проблем является отсутствие воды в кране. Легко пережить отсутствие света или газа, однако вода – это обязательный компонент жизни человека, и когда ее нет или мало, начинаются проблемы. Можно держать постоянно в доме несколько емкостей с водой, например пластиковые бутыли, однако куда практичнее определить, какой нужен накопительный бак для водоснабжения и схема системы для частного дома, чтобы не терять в комфорте и продолжать пользоваться бытовыми приборами и раковиной с ванной, как ни в чем не бывало.

Зачем нужен и как им пользоваться

Если по каким-то причинам не работает насос в системе автономного водоснабжения, или нет напора в централизованном городском водопроводе, то подавать ее в раковину или бачек унитаза можно из предварительно набранной резервной емкости. Проще говоря, лучше всегда иметь в доме запас питьевой воды и использовать ее в экстренных ситуациях.

Есть масса вариаций, как установить и подключить накопительную емкость, в зависимости от типа источника воды, возможного расположения емкости и даже планировки дома. Достаточно выбрать подходящий вариант и определиться с типом самого аккумулирующего бака.

Накопительной емкостью может выступать емкость с достаточным внутренним объемом, выполненная из материала стойкого к коррозии и безопасного для хранения питьевой воды. Используются такие материалы как:

• поливинилхлорид;
• сшитый полиэтилен высокого или низкого давления;
• полипропилен;
• нержавеющая сталь;
• сталь с покрытием водонепроницаемыми лаками и керамическими покрытиями.

Пластиковые баки

Оцинкованная сталь хоть и обладает стойкостью к коррозии и водонепроницаема, однако со временем защитный слой цинка может истончиться, особенно в местах соединения и сварки.

По конструкции выделают:

• открытые емкости, у которых имеется горловина с крышкой или без, но с герметичными стенками и дном;
• закрытые полностью герметичные емкости мембранного типа.

В первом случает все просто, весь внутренний объем заполняется водой и при необходимости сливается через патрубок, закрепленный в самой нижней точке.

В случае с мембранными аккумулирующими баками полезный объем как минимум на треть меньше объема всей конструкции. Часть объема отводится под воздушную камеру, отделенную от воды с помощью прочной эластичной мембраны. По мере наполнения емкости водой мембрана давит на воздушную камеру, создавая избыточное давление. Когда требуется получить воду обратно, открывается вентиль, и она поступает в водопровод под действием накопленного давления.

С нижним или верхним расположением

Есть три варианта подключения накопительной емкости и использования запаса воды:

• Верхнее расположение емкости. В этом случае забор воды осуществляется под действием силы гравитации. Чем выше расположен гидроаккумулятор по отношению к потребителю, тем сильнее напор воды. Каждые 10 метров высоты добавляют 0,1 атмосферу, или примерно 1 бар.
• Нижнее расположение простой накопительной емкости. Гравитация уже не поможет, и для подачи в водопровод используется насос, поднимающий давление до оптимального уровня.
• Аккумулирующие емкости мембранного типа сами по себе создают требуемое давление для подачи воды. Нижнее расположение на уровне потребителя для них является оптимальным, так как от установки на чердаке или вышке никакого преимущества не будет.

Как определить оптимальный вариант?

Если дом с несколькими этажами и есть возможность расположить накопительный бак на чердаке, то это позволит обойтись без дополнительной установки насоса, и не нужно тратиться на дорогостоящий мембранный бак. Фактически это аналог водонапорной башни. Однако поднять емкость так высоко, чтобы обеспечить комфортный напор на уровне 2-2,5 атм. все равно сложно. Тем более что встает вопрос об утеплении бака, чтобы в зимний период вода в нем не замерзала.

В случае аварийного отключения воды имеющегося давления в 0,2-0,3 атм. будет вполне достаточно, чтобы воспользоваться смесителем в раковине, унитазом или даже душем, однако не получится задействовать часть бытовой техники, например стиральную машинку или посудомойку, которым требуется большее давление для срабатывания электромагнитных клапанов.

Установка емкости в уровень с потребителем подойдет в тех случаях, когда нет возможности поднять бак на чердак или хотя бы на этаж выше. Это же относится и установке накопительного бака в квартире. Потребуется небольшой насос для подачи воды в водопровод под давлением. Для обеспечения адекватного режима работы насосу потребуется расширительный мембранный бак.

Аккумулирующий бак с мембраной отлично подойдет для хранения запаса воды как при использовании централизованного водопровода, так и в автономной системе. При этом он не требует дополнительного оборудования или верхнего расположения. Однако его стоимость значительно выше, чем любой обычной накопительной емкости даже в сочетании с простым насосом.

Объем бака

В случае проблем на линии городского водопровода и отключения воды обычно ремонтные работы выполняются за день-два. Однако аварии случаются и на праздники, и в местах, где быстрый ремонт попросту невозможен, тогда придется ждать куда дольше. Оптимальным будет запас воды на 2-3 дня из расчета использования туалета, поддержания личной гигиены и приготовления пищи.

На семью из трех человек вполне достаточно 100 литров в день при использовании воды в эконом режиме. Для одной стирки требуется приблизительно 80 литров воды, точнее можно узнать в паспорте к стиральной машинке. Аналогично для посудомойки.

Получается, что на 2-3 дня при использовании бытовой техники надо искать накопительную емкость объемом не менее 500 литров, половина кубического метра.

Однако есть ряд ограничений:

• Чем больше объем воды и накопительной емкости открытого типа, тем быстрее она начнет зарастать осадком. Не рекомендуется использовать в быту емкости объемом больше 200-250 литров для долговременного хранения воды.
• Следует учитывать запас прочности перекрытия и несущих стен. Установку бака нужно закладывать еще на стадии проектирования дома.
• При использовании автономного водоснабжения объем накопительного бака, особенно мембранного типа, не должен превышать дебета скважины. Если это правило не получается соблюсти, то обязательно нужна защита насоса от холостого хода.

Накопительные баки мембранного типа ограничены в своем объеме и не способны отдать весь запас сохраненной жидкости. Для формирования запаса свыше 300 литров придется подключить несколько баков меньшей емкости параллельно друг другу.

Общие правила подключения

Устанавливается бак с водой на подготовленной площадке: бетонном основании, перевязанном с фундаментом, или усиленной металлической раме из профилированной трубы. Конструкция должна выдержать полуторный вес бака и воды в нем при полном заполнении.

Входной патрубок может быть любого подходящего диаметра, подача воды происходит под давлением. Выходной патрубок и трубу к водопроводу выбирают диаметром в полтора-два раза больше чем сечение основной линии. Оптимальный размер 32 мм.

Утепление даже самое качественное лишь замедляет снижение температуры в баке. Для предотвращения замерзания воды при установке емкости на неотапливаемом чердаке или на крыше следует использовать любую подходящую систему подогрева труб и самого накопителя.

С централизованным водоснабжением

Любой тип подключения накопительной емкости требует наличия обратного клапана на вводе в дом или квартиру. Именно клапан будет препятствовать вытеканию запасенной воды обратно в трубопровод, а не к потребителю.

Верхнее подключение

Бак устанавливается под потолком первого этажа, этажом выше санузла и кухни или на чердаке. У бака должен быть штуцер в верхней части для подачи воды, еще один чуть выше для сброса в канализацию при переполнении и штуцер в самой нижней части для забора воды.

Уже после ввода фильтра грубой очистки запорного вентиля, счетчика и обратного клапана устанавливается тройник, от которого труба идет к входному патрубку бака, перед штуцером устанавливается запорный вентиль или управляемый клапан.

К выходному штуцеру подсоединяется запорный вентиль и опускается труба обратно к водопроводу, с которым соединяется посредством тройника.

Шланг для сброса излишков опускается в канализацию или выводится за пределы дома в палисадник или дренажную систему.

Для контроля наполнения используется механический клапан с поплавком, аналогичный тем, что используются в бачке унитаза.

Чтобы воспользоваться запасенной водой, достаточно открыть выходной вентиль.

Нижнее подключение

Подключение выполняется идентично первому варианту. Однако на выходе необходимо установить насос для создания в водопроводе дополнительного давления. Перед каждым использованием воды придется включить предварительно насос.

Упростить жизнь поможет готовая насосная станция или дополнение насоса расширительным баком мембранного типа и реле давления.

Нижнее подключение накопительного бака с мембраной

Для подключения бака используется всего одна труба, подсоединенная к водопроводу через тройник с вентилем. Врезка осуществляется так же после фильтра, счетчика и обратного клапана.

Перед использованием необходимо настроить давление в воздушной камере. Делать это необходимо строго в соответствии с инструкцией к выбранной модели. Предварительно изучается нормальное давление в водопроводе, притом с учетом колебаний в течение суток. Берется в итоге среднее значение, которое используется для настройки бака. Только так получится использовать максимум полезного объема бака.

Для автономного водоснабжения

Как и в случае с централизованным водопроводом имеется несколько вариантов подключения.

Водонапорная башня

Накопительный бак устанавливается на уровне 15-20 метров над уровнем земли на укрепленной вышке или чердаке. Вода от скважинного насоса или насосной станции подается непосредственно в бак, а уже с него раздается в санузел и на кухню в доме. Давление в системе обеспечивается перепадом высот между уровнем воды в баке и краном смесителя в доме.

Недостатком является постоянный проход через бак воды, что вызовет со временем накопление осадка, даже если предварительно установить фильтрующую систему.

Преимущество в простоте конструкции и минимуме дорогостоящих элементов, за исключением самой конструкции башни и обязательного утепления бака для защиты от замерзания даже при его размещении на чердаке.

Нижнее подключение накопительного бака

Емкость устанавливается вровень с насосной станцией или на первом этаже в доме. Наполняется она во время обычной работы насоса за счет воды из скважины. Ограничителем является поплавковый выключатель.

Подобный вариант спасает при чрезмерном потреблении воды и снижении уровня воды в скважине или колодце. Однако бесполезен при выключении электричества, так как для подачи конечному потребителю воды из запаса требуется насос.

Схема нижнего подключения накопительного бака

Мембранный аккумулирующий бак

Мембранный бак для хранения запаса воды устанавливается после насосной станции и обратного клапана, с нижним подключением. Если насосная станция по какой-то причине не работает и не поддерживает давление в системе, то вода поступает с аккумулирующего бака.

Водонапорная башня: назначение, виды, элементы и как устроена

ГОСТ 25151-82, устанавливающий термины, определения для систем, оборудования водоснабжения, указывает, что водонапорная башня является напорным резервуаром для хранения воды, установленным на опорной конструкции.

СП 8.13130.2009, регламентирующий противопожарные требования при устройстве источников внешнего водоснабжения, относит водонапорные башни к пожарным резервуарам, то есть к емкостным инженерным сооружениям, предназначенным для хранения запасов воды, которые по исполнению могут быть как металлическими, так и железобетонными конструкциями.

Фото водонапорной башни А.А. Рожновского

СП 31.13330.2012 о водоснабжении, являющийся актуализированной редакцией СНиП 2.04.02-84, также рассматривает водонапорные башни в качестве источника водоснабжения для целей тушения пожаров; уточняя, что в поселках, где проживает до 5 тыс. человек, а расход воды требуется не больше 10 л/с, допустимо прокладывать тупиковые линии водоснабжения при наличии пожарного водоема, водонапорной башни, что расположены в конце таких тупиков.

Но, изначально водопроводные башни создавались, и используются до сих пор не только для целей пожаротушения, а как гидротехнические сооружения для создания запасов воды, автономного регулирования ее расхода, напора в локальной сети водоснабжения небольшого населенного пункта, предприятия, железнодорожной станции.

Следует отметить, что строительство водонапорных башен в наши дни не уникально, как в прошлом, когда построенные из натурального камня, полнотелого кирпича сооружения часто отличались вычурной архитектурной красотой, отнесшей их позднее к достопримечательностям, историческим памятникам.

Для возведения современных водонапорных башен используют типовые проекты, технические условия, например, ТУ 4741-001-76960843-2005 – о стальных унифицированных водонапорных башнях системы Рожновского; ТУ 4741-001-00237819-2006 – о водонапорных башнях Рожновского типов БР-15, БР-25.

История

Для создания запаса воды, ее самотечной подачи в населенные пункты без использования каких-либо насосных механизмов, еще в древности использовали горные озера, искусственные пруды, акведуки.

Века назад появились и первые водонапорные башни – искусственные резервуары, устанавливаемые в крепостях, замках, городах для питьевых, хозяйственных нужд защитников, населения как в мирное время, так и при осаде неприятелем. Именно эти сооружения противник стремился разрушить одними из первых, чтобы лишить обороняющихся запаса воды, в том числе использовавшейся для тушения пожаров, возникающих при осадных действиях.

Второе рождение водонапорные башни получили с изобретением паровоза, строительством разветвленной сети железных дорог, обслуживающего их инженерного станционного хозяйства в Европе, США, России; развитием промышленного производства на новых территориях, не имеющих сетей централизованного водоснабжения.

Именно простейшая конструкция, принцип работы башни сделали ее такой востребованной, актуальной в различных ситуациях:

• Возможность забора воды из любого источника – от реки, ручья до артезианской скважины.
• Установка насоса не очень большой мощности для подъема воды в бак башни на высоту 10-20 м.
• Самотечная подача воды на питьевые, технические или хозяйственные нужды под естественным напором.
• Постоянное пополнение запаса воды, используемой для повышения напора в локальной сети водоснабжения поселка, железнодорожной станции, промышленного производства.
• Использование в критических ситуациях, в том числе при тушении пожара.
• Простейшая автоматика включения заполнения бака, пуска воды.

Из-за комплекса перечисленных преимуществ, унификации комплекта водонапорной башни, которую несложно доставить на новую промышленную площадку, территорию сельскохозяйственного предприятия, строящегося жилого поселка; быстро смонтировать, установив на бетонное фундаментное основание, они востребованы в районах, где централизованное строительство наружных сетей водоснабжения в ближайшие годы не планируется.

Назначение

Водонапорная башня предназначена для следующих целей:

• Заполнения ее бака водой из ближайшего источника, включая подземные водоносные пласты, с помощью насоса/насосной станции.
• Хранения запаса воды.
• Подачи ее под собственным напором в автономную систему водоснабжения на нужды населенного пункта, производственного, сельскохозяйственного объекта.

Вторая функция водонапорной башни, как искусственного источника наружного противопожарного водоснабжения, указана в пункте 4.1 СП 8.13130.2009:

• Для защиты поселений, где жителей меньше 5 тыс.
• Отдельных строительных объектов за их чертой, не обеспеченных наружным водоснабжением.
• Объектов любого назначения, с расходом воды на тушение не выше 10 л/с.
• Зданий малоэтажной застройки площадью, не превышающей нормативную для пожарного отсека по их степени стойкости огню.

Кроме того, водонапорные башни используются в качестве дополнительного источника для заправки пожарных автомашин, когда организовывается подвоз воды к месту пожара. Для этого:

• Снаружи башни на отводящем, подводящем трубопроводе врезают патрубок с соединительной головкой для подключения, заправки пожарной автотехники.
• У водонапорной башни, а также по направлению подъезда к ней, так же как для пожарных гидрантов, водоемов, должны устанавливаться указатели расстояния до них, с использованием светоотражающих материалов.

Видов водонапорных башен несколько, зависящих в основном от материала, использованного для постройки:

• Каменные, кирпичные, редко эксплуатируемые, чаще используемые под размещение музеев, смотровых площадок, предприятий общепита.
• Из железобетонных конструкций, в основном строившиеся в СССР.
• Водонапорные баки, смонтированные на ажурных металлических опорах, созданные по проектам инженера В. Г. Шухова.
• Водонапорные цилиндрические баки, установленные на стальном рамном каркасе произвольной конструкции.
• Стальные баки переменного сечения системы инженера А. А. Рожновского, напоминающие по форме гранату с ручкой.
• Цилиндрические резервуары различных размеров, вплоть до железнодорожных цистерн, установленные на железобетонные, стальные конструкции оснований. Чаще всего это водонапорные баки в составе систем летнего водопровода дачных поселков.

Технические характеристики, устройство и элементы

Их стоит рассмотреть на примере самой распространенной конструкции таких гидротехнических сооружений, изобретенной советским инженером А.А. Рожновским в 1936 году, и настолько удачной, эффективной при использовании, что автор был в 1942 году награжден Сталинской премией.

Основной идеей талантливого изобретателя было использование унифицированного набора конструктивных элементов высотного водонапорного сооружения, в основном выполненных из металла, что позволяло их быструю транспортировку, сборку на месте за небольшой период, особенно по сравнению со строительством подобных сооружений из кирпича, железобетонных конструкций.

Огромными преимуществами нового вида таких инженерных сооружений было отсутствие необходимости в системе обогрева, что весьма важно для большинства регионов страны, а также вновь разработанная схема управления, полностью работающая в автоматическом режиме. Изобретение первоначально предназначалось для заправки паровозов на железнодорожных узлах, станциях, но стало впоследствии востребованным в других отраслях.

В состав башни Рожновского входят следующие элементы:

• Фундаментное основание, выполняемое из готовых строительных блоков или заливкой монолитной плиты.
• Ствол башни, являющийся ее опорной частью, высота которого составляет до 30 м.
• Бак, имеющий типовой размер емкостью 15, 25, 50 или 160 м 3 , служащий для сбора/расхода воды.
• Стальные трубопроводы для заполнения, отвода воды из бака, откуда она под собственным напором, создавая давление, поступает к потребителям.
• Наружная/внутренняя лестница или скобы для обслуживания.
• Смотровой люк в крыше водонапорного бака.
• Насос, источником воды для которого чаще всего служит подземная скважина или водоем.
• Система автоматики – контактные датчики верхнего, нижнего уровней воды в баке, реле включения/отключения электропитания насосов.
• Аварийное устройство перелива воды на случай отказа автоматики.

Схема оборудования водонапорной башни-колонны

1 – напорная труба для подачи воды из колонны в бак; 2 – рабочая переливная труба; 3 – подающе-отводящая труба; 4 – воздушная труба; 5 – бак; 6 – регулирующий объем; 7 – неприкосновенный противопожарный объём; 8 – днище бака; 9 – труба для подачи воды в сеть при тушении пожара; 10 – предохранительная переливная труба; 11 – колонна; 12 – всасывающая труба насоса; 13 – насосная станция подкачки; 14 – труба к водопроводной сети

Согласно СП 8.13130.2009 к техническим параметрам, устройству водонапорных башен предъявляются следующие требования:

• Расчетный объем воды в баке должен обеспечить наружное и внутреннее тушение пожара в обслуживаемом здании в течение 10 мин, с учетом максимального расхода на другие нужды.
• Размещение бака по высоте установки должно производиться на основании гидравлического расчета системы водоснабжения.
• Если водонапорная башня не входит в зону имеющейся молниезащиты обслуживаемого объекта, то требуется оборудование собственных устройств защиты от разряда атмосферного электричества.
• Автоматика должна обеспечивать контроль уровня неприкосновенного объема воды для целей пожаротушения, а также уровень, обеспечивающий работу насосов в безаварийном режиме.
• Степень стойкости к огню водонапорной башни должна быть не ниже II-ой.
• Для изготовления опорных стволов башен допустимо использовать стальные конструкции или местные негорючие материалы и вещества, а для баков – только сталь.
• В районах с жестким климатом допустим подогрев воды в баке при помощи паровых, водяных, электрических нагревательных устройств, греющих кабелей.

При наличии одного источника электроснабжения водонапорной башни в малонаселенных пунктах, на объектах защиты следует предусматривать установку резервного пожарного насоса с двигателем на жидком топливе, обеспеченным автоматическим пуском от аккумуляторной батареи.

Как работает

Водоснабжение жилого поселка

Принцип работы этого гидротехнического высотного сооружения основан на эффекте закона о сообщающихся сосудах:

• С помощью насоса по подающему трубопроводу происходит забор воды из подземной скважины, реки, озера в накопительный бак, смонтированный наверху башни.
• Под собственным напором, обусловленным высотой размещения бака, вода самотеком движется по подающему трубопроводу в автономную/локальную систему снабжения ее потребителей – жилых домов, промышленных, сельскохозяйственных производств. Имеется также возможность с помощью соединительных патрубков с вентилями непосредственной заправки сельскохозяйственной, поливочной, пожарной автотехники.
• При небольшом разборе воды напорный бак постепенно заполняется, и при достижении максимального уровня автоматика по сигналу электроконтактного датчика отключает подачу электропитания на насос.
• При понижении уровня до минимально установленного значения происходит включение насоса.

Простота конструкции, режима работы башни по-прежнему оставляет ее востребованным гидротехническим оборудованием за городской чертой, вне зоны действия централизованных сетей водоснабжения.