WYKLAD 9

Zbiorniki - usytuowanie, konstrukcja i uzbrojenie zbiorników

Podstawowymi zadaniami zbiorników wodociągowych są :

- wyrównanie dostawy wody do odbiorców

- wyrównanie ciśnień

- gromadzenie zapasów wody

Całkowita objętość zbiornika może być obliczana dla potrzeb wodociągowych

V_uż - objętość użytkowa zbiornika na cele bytowo - gospodarcze

V_ppoż - objętość na cele przeciwpożarowe

V_m - objętość martwa zbiornika (wynikająca z konstrukcji zbiornika)

1. Zbiorniki terenowe - są to zbiorniki budowane bezpośrednio w terenie. Mogą być dolnymi (zbiorniki ujściowe, zbiorniki przed pompami drugiego stopnia (zb. Wody czystej) lub zbiorniki strefowe, zbiorniki przed hydroforami itp.) lub zbiornikami górnymi wyrównującymi ciśnienie sieci (o ile układ topograficzny terenu na to pozwala)

1. Rodzaje i kształt zbiorników:

Zbiorniki terenowe mogą być prostokątne lub okrągłe jedno- i wielokomorowe. Zalecane jest stosowanie zbiorników co najmniej 2-komorowych (z uwagi na pewność dostawy wody). Przykłady rozwiązań zbiorników (rys. 1,2,3)

2. Głębokość wody w zbiornikach terenowych

zależy od kształtu zbiornika, konstrukcji ścian, położenia wysokościowego, warunków posadowienia itp. Głębokość nie powinna być zbyt duża, aby nie stwarzać zbyt dużych wahań zwierciadła wody, a więc i ciśnienia w sieci. Najmniejszy odstęp między najwyższym położeniem zwierciadła wody w zbiorniku a dolną krawędzią stropu (płyty, podciągu) powinna wynosić co najmniej 0,3 m. Układ rur dopływowych powinien zapewniać pionową oraz poziomą wymianę wody (w zbiorniku nie powinno być tzw. „martwych obszarów” - nieruchomych obszarów)

3. Izolacja cieplna

Najczęściej tworzy się je za pomocą obsypki ziemnej. Ma ona chronić zbiornik przed wpływami temperatury zewnętrznej, zarówno w zimie jak i w lecie. Grubość obsypki zależy od strefy klimatycznej. Ma ona bezpośredni wpływ na wytrzymałość, a więc i konstrukcję stropu oraz na jego koszt. Wielkość jej nie powinna być przesadnie duża. Aby zmniejszyć grubość obsypki można zastosować inne materiały izolacyjne, np. beton porowaty, korek, wełny mineralne itp. (izolacja nie może być nawadniana wodami powierzchniowymi).

4. Konstrukcja zbiornika

Obecnie zbiorniki terenowe buduje się przeważnie jako żelbetowe. Szczelność zbiorników otrzymuje się przez stosowanie betonu o możliwie największej szczelności (np. betony hydrotechniczne wraz odpowiednimi dodatkami uszczelniającymi beton). Szczelność zbiornika rośnie wraz z grubością ścian oraz przez pokrycie tych ścian np. wodoszczelnym tynkiem. Przed ewentualną agresywną wodą gruntową oraz przed wodą opadową zbiorniki są izolowane. Płyta główna zbiornika powinna mieć spadek 2-3%. Ściany wewnątrz powinny być gładkie i odpowiednio wyprawione. Dno zbiorników wykonuje się jako płaskie lub w postaci niecki o brzegach skośnych, nachylonych pod kątem 30°. Płaską płytę dna wykonuje się ze spadkiem 1-2% ku studzience zbiorczej dla łatwiejszego spłukania i czyszczenia zbiornika w okresie konserwacji.

e) Wyposażenie zbiorników

Zbiornik powinien być zabezpieczony przed przepełnieniem (przelew). Powinien być wentylowany, musi posiadać zabezpieczony dostęp do kontroli, czyszczenia i dezynfekcji. Komory zasuw zbiornika (rys. 4, 5 6). Wszystkie rurociągi powinny przechodzić przez komorę zasuw. Rurociągi zbiornika powinny być prowadzone na zewnątrz ścian i dna. Przejścia rurociągów przez ściany musza być wykonane starannie i szczelnie. Przykład typowych przejść (rys. 7, 8). Przykład rozwiązań projektowych zbiorników (rys. 10 - 14).

2. Zbiorniki wieżowe - stosowane są gdy warunki terenowe nie pozwalają na stosowanie zbiorników terenowych. Zbiorniki te są kilkakrotnie droższe od terenowych.

1. Rodzaje, kształt zbiorników wieżowych

Najczęściej spotykane są zbiorniki o przekroju kołowym, jedno lub dwukomorowe. Spotykane są też zbiorniki o przekroju kwadratowym i prostokątnym. Zbiorniki kwadratowe i prostokątne mają z reguły dno płaskie, zbiorniki o przekroju kołowym mogą mieć również dno płaskie (rys. 15a), kuliste lub stożkowe zawieszone (lub opuszczone) lub wspierające (podniesione rys. 15 b, c) oraz zbiorniki typu Intzego (rys. 15 d). zbiorniki te mogą być wykonane ze stali lub żelbetu. Pod względem statycznym najkorzystniejszym kształtem zbiornika jest kształt kulisty.

2. Głębokość wody w zbiornikach wieżowych

Powinna być możliwie duża, by średnica zbiornika oraz wymiary konstrukcji podtrzymującej (nośnej) były jak najmniejsze. Głębokość wody przyjmuje się zwykle 5-8 m, większe głębokości mogą dawać za duże spadki ciśnienia przy próżnym zbiorniku. W zbiornikach cylindrycznych, o płaskim dnie, głębokość wody powinna równać się połowie średnicy zbiornika.

3. Izolacja cieplna zbiorników wieżowych

Powinna być starannie wykonana ponieważ zbiorniki te są narażone na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych, a szczególnie temperatury zewnętrznej, tak w lecie jak i w zimie. Również narażone są rurociągi i uzbrojenie. Dla ochrony przed zbytnim nagrzaniem w lecie oraz ochłodzeniem w zimie stosuje się obudowę zbiornika lub zakłada się wprost na jego ściany izolację termiczną i przykrywa zbiornik dachem. Obudowa zbiornika może być wykonana np. z pustaków, cegły lub w postaci konstrukcji drewnianej, stalowej lub żelbetowej, ocieplonej materiałami izolacyjnymi. Między obudową a ścianą zewnętrzną zbiornika pozostawia się przestrzeń o szerokości ok. 1 m, która umożliwia kontrolę szczelności zbiornika oraz dostęp do jego wnętrza zwykle od góry (drabinką stalową zewnętrzną i wewnętrzną). Izolację cieplną wykonuje się np. z płyt korkowych i innych materiałów dostępnych na rynku (schemat obudowy rys.16)

4. Konstrukcja zbiorników

Zależy od materiału użytego do budowy najczęściej wykonuje się zbiorniki żelbetowe zwykłe lub sprężone oraz stalowe. Zbiorniki żelbetowe mogą być monolitycznie powiązane z konstrukcją nośną lub mogą stanowić odrębną konstrukcję postawioną na konstrukcji nośnej i oddzieloną od niej dylatacją. Zbiorniki samodzielnej konstrukcji maja płaskie dno płytowe i ustawione są zwykle na płycie stropowej lub ruszcie żelbetowym konstrukcji nośnej (rys. 17 a). zbiorniki monolityczne związane z konstrukcją nośną mają dno wzmacniane żebrami krzyżującymi się gdy stoją na kilku słupach (rys. 17 b) lub żebrami ułożonymi promieniście (rys. 17 c). Najniższe zbiorniki wieżowe mogą mieć dno oparte na szeregu słupa i wykształcone jak w ustroju grzybkowym (rys. 17 d). Najkorzystniejszymi statycznie są dna typu Intzego, w którym poziome siły są zniesione, a pozostaje tylko siła pionowa (rys. 17 e). zalecane proporcje zbiornika typu Intzego (rys. 18). Zbiorniki stożkowe mogą zastąpić zbiorniki walcowe, ponieważ pojemność części górnej odwróconego stożka jest o wiele większa od pojemności części dolnej (rys. 20). Zbiorniki pierścieniowe (rys, 21)mają kształt specjalny. Budowane najczęściej są ze stali lub żelbetu.

5. Konstrukcje nośne zbiorników wieżowych

Wykonuje się je najczęściej z muru, żelbetu lub stali.

6. Wyposażenie zbiorników wieżowych rurociągi i uzbrojenie

Schemat podstawowego wyposażenia zbiornika (rys. 23 znajomość obowiązkowa). Konstrukcja nośna (1) spoczywa na fundamencie (2) oraz podtrzymuje zbiornik (3). Obudowa zbiornika (4) zakończona jest w najwyższym punkcie dachu kominem wentylacyjnym (5). W celu umożliwienia dostępu do wnętrza zbiornika zakłada się drabinkę (6). Rurociągi i uzbrojenie służą do doprowadzenia i odprowadzenia wody, zapewniają wymianę wody w zbiorniku, chronią zbiornik przed przepełnieniem. Rurociąg dopływowy (7) jest zarazem w zbiornikach centralnych i końcowych rurociągiem odpływowym. Woda dopływa do zbiornika wylotem (8), zakończonym wylewem (9) i zaopatrzonym w zasuwę (10), a odpływa wylotem (11), zaopatrzonym w kosz (12), zawór zwrotny (13) uniemożliwiający dopływ wody do zbiornika tym przewodem oraz zasuwą (14). Gdy wlot znajduje się poniżej najwyższego zwierciadła wody w zbiorniku, rurociąg wylotowy zaopatrzony jest dodatkowo w klapę zwrotną, aby uniemożliwić powrót wody ze zbiornika tym przewodem. W najniższym punkcie dna zbiornika znajduje się spust (15) zamykany zasuwą (16), umożliwiający w razie potrzeby opróżnienia zbiornika rurociągiem spustowym (17). Do rurociągu tego już poza zasuwą (16) podłączony jest przelew (18) zaopatrzony w wylewkę. Przelew zabezpiecza zbiornik przed przepełnieniem. Rurociąg przelewowy musi być stale otwarty, nie wolno na nim umieszczać zasuw na drodze od wlotu w zbiorniku, aż do wylotu do kanalizacji. Rurociągi pionowe: dopływowo-odpływowy i spustowo-przelewowy zwykle są podparte w podziemiu wieży za pomocą kolan ze stopką lub bloków betonowych (19), a ich górna część jest podwieszona w stropie wieży lub w dnie zbiornika. Aby uniknąć szkodliwych naprężeń w tych rurociągach oraz konstrukcji dna zakłada się w ich górnej części kształtki kompensacyjne (20) umożliwiające zmiany długości rurociągu (np. termiczne). W podziemnej części wieży daje się jeszcze trzy zasuwy: do wyłączania całego zbiornika (21) oraz do wyłączania rurociągów sieciowych (22, 23). Przewody powinny być izolowane lub pomieszczenia ogrzewane przez które przechodzą rurociągi. Rurociągi powinny być stalowe - należy zwrócić szczególną uwagę na przejścia przez dno zbiornika. Urządzenia pomiarowe zbiornika ograniczają się zwykle do stałej kontroli stanu wody w zbiorniku. Najprostszy wodowskaz składa się z pływaka (24) pływającego na powierzchni wody, który za pomocą linki stalowej (25) przenosi poziom zwierciadła wody na łatę pomiarową (26) umieszczoną w dolnej kondygnacji wieży lub na zewnątrz obudowy zbiornika. Stan zwierciadła poziomu wody może być również przeniesiony elektrycznie do hali maszyn i sygnalizowany dźwiękiem lub światłem. Sygnały powinny być nadawane przez pływak w dwóch przypadkach: gdy woda dochodzi do krawędzi przelewu (sygnał, który pomaga zaoszczędzić uzdatnioną czystą wodę,) lub gdy zwierciadło wody opadło do poziomu zapasu przeciwpożarowego. W pierwszym przypadku niektóre pompy są zatrzymywane, w drugim uruchamiają się pompy rezerwowe aby nie dopuścić do dalszego obniżania się zwierciadła wody. Sygnalizacja może być automatyczna, wyłączająca lub włączająca pompy, bez udziału pracownika (rys 24 - 28).

Hydrofornie.

Możemy rozróżnić hydrofornie kompaktowe (bezzbiornikowe) oraz układy pompowni współpracujących ze zbiornikami zamkniętymi. Hydrofornie ze zbiornikami wodno-powietrznymi, z którymi spotykamy się najczęściej w małych ujęciach wody, w domach wczasowych, w osiedlach mieszkaniowych, w wiejskich jednostkach osadniczych, w budynkach wysokich itp. W pewnym stopniu zastępują one zbiorniki wyrównawcze. Wadą pompowni hydroforowych jest zupełny brak lub bardzo mały zapas wody na wypadek awarii oraz hydrofornie te wymagają dużego pomieszczenia. Pompownie hydroforowe muszą być wyposażone:

- w pompy blokowe, wirowe lub inne

- w sprężarki (z odolejaczem)

- mogą tłoczyć wodę o stałym lub zmiennym ciśnieniu

- mogą pracować w zależności od wielkości ciśnienia (z przetwornikiem ciśnienia) lub w zależności od wydajności (z przetwornikiem natężenia przepływu)

- pobierać wodę z ujęcia własnego sieci wodociągowej lub zbiorników zapasowych.

- mogą być wyposażone w jedną lub więcej pomp współpracujących (schemat instalacji rys. 26)

Zasada pracy hydroforu (w momencie rozruchu instalacji)

- napełnia się zbiornik do poziomu minimalnego wodą (poziom minimalny i maksymalny w zbiorniku jest zaznaczony na szkle refleksowym)

- włączamy sprężarkę - wtłaczamy sprężone powietrze do ciśnienie p_min, które zabezpiecza w najdalszym, najniekorzystniejszym punkcie sieci, dopływ wody pod odpowiednim ciśnieniem.

- przy tym ciśnieniu przetwornik ciśnieniowy uruchamia silnik pompy (11)

- pompa (2) tłoczy wodę do hydroforu (dopływ wody jest większy niż rozbiór)

- pompa tłoczy wodę do ciśnienia maksymalnego p_max =p_min+1,5do 2 atmosfer

- woda podnosi się w zbiorniku do poziomu maksymalnego i w tym momencie przetwornik ciśnienia (13) wyłączy silnik pompy (11)

- rozbiór wody trwa nadal, a gdy poziom spadnie, powrotem do poziomu minimalnego, przetwornik ciśnienia (13) ponownie uruchomi agregat pompowy.

- cykl się zamyka

Od czasu do czasu należy uzupełnić ilość powietrza w zbiorniku poprzez ręczne włączenie sprężarki (15). Na drodze pomiędzy sprężarką, a zbiornikiem hydroforowym musi się znajdować zawór zwrotny, zawór przelotowy i odolejacz.

---