Vandtårn - Water tower

Et vandtårn i Mondeville , Calvados , Frankrig

Et vandtårn er en forhøjet bygning, der understøtter en vandtank, der er konstrueret i en højde, der er tilstrækkelig til at presse et distributionssystem til drikkevand og til at sørge for nødopbevaring til brandsikring. Vandtårne opererer ofte i forbindelse med underjordiske eller overflade tjeneste reservoirer , som FAMILY behandlede vand tæt på hvor det skal bruges. Andre typer vandtårne må kun lagre råt (ikke-drikkebart) vand til brandbeskyttelse eller industrielle formål og er ikke nødvendigvis forbundet med en offentlig vandforsyning.

Vandtårne er i stand til at levere vand selv under strømafbrydelser , fordi de er afhængige af hydrostatisk tryk frembragt ved forhøjelse af vand (på grund af tyngdekraften ) for at skubbe vandet ind i husholdnings- og industrielle vanddistributionssystemer; de kan dog ikke levere vandet i lang tid uden strøm, fordi der typisk kræves en pumpe for at genopfylde tårnet. Et vandtårn fungerer også som et reservoir til at hjælpe med vandbehov i spidsbelastningstider. Vandstanden i tårnet falder typisk i løbet af de højeste forbrugstimer på dagen, og derefter fylder en pumpe det op igen i løbet af natten. Denne proces forhindrer også vandet i at fryse i koldt vejr, da tårnet konstant tømmes og genfyldes.

Historie

Beaumont St. Louis og San Francisco Railroad Water Tank (1875, restaureret 2012), Beaumont, Kansas , USA

Ubrugt kugleformet jernbanevandstårn i Trier , Tyskland

Selvom brugen af forhøjede vandbeholdere har eksisteret siden oldtiden i forskellige former, udviklede den moderne brug af vandtårne til tryksatte offentlige vandsystemer sig i midten af 1800-tallet, efterhånden som damppumpning blev mere almindelig og bedre rør, der kunne håndtere højere tryk blev udviklet. I Det Forenede Kongerige bestod standpipes af høje, udsatte, N-formede rør, der bruges til trykaflastning og til at give en fast højde for dampdrevne pumpemotorer, der havde en tendens til at producere et pulserende flow, mens trykvandsfordelingssystemet krævede konstant tryk . Standpipes gav også en bekvem fast placering til måling af strømningshastigheder. Designere lukkede typisk stigrørene i dekorative murværk eller trækonstruktioner. I slutningen af 1800-tallet voksede standpipes til at omfatte lagertanke for at imødekomme de stadigt stigende krav i voksende byer.

Mange tidlige vandtårne betragtes nu som historisk betydningsfulde og er blevet inkluderet i forskellige kulturarvslister rundt om i verden. Nogle omdannes til lejligheder eller eksklusive taglejligheder . I visse områder, såsom New York City i USA, er mindre vandtårne konstrueret til individuelle bygninger. I Californien og i nogle andre stater blev husholdningsvandstårne, der var omsluttet af sidespor ( tankhuse ) engang bygget (1850'erne -1930'erne ) for at forsyne individuelle boliger; vindmøller pumpede vand fra håndgravede brønde op i tanken i New York.

Vandtårne blev brugt til at levere vandstoppesteder til damplokomotiver på jernbanelinjer. Tidlige damplokomotiver krævede vandstop hver 7. til 10. miles (11 til 16 km).

Design og konstruktion

Shooter's Hill vandtårn er et lokalt vartegn i London , Storbritannien . Vandtårne er almindelige omkring forstæder i London.

En række materialer kan bruges til at konstruere et typisk vandtårn; stål og armeret eller forspændt beton bruges oftest (med træ, glasfiber eller mursten også i brug), der indeholder en indvendig belægning for at beskytte vandet mod eventuelle påvirkninger fra foringsmaterialet. Reservoiret i tårnet kan være sfærisk , cylindrisk eller en ellipsoid , med en minimumshøjde på cirka 6 meter (20 fod) og mindst 4 m (13 fod) i diameter. Et standard vandtårn har typisk en højde på cirka 40 m.

Ross Barnett Reservoir vandtårn i Mississippi

Trykning sker gennem det hydrostatiske tryk ved vandstigning; for hver 10,20 centimeter (4,016 tommer) højde producerer den 1 kilopascal (0,145 psi ) tryk. 30 m (98,43 ft) højde producerer cirka 300 kPa (43,511 psi), hvilket er nok tryk til at fungere og dækker de fleste krav til husholdningsvand og -fordeling.

Tårnets højde giver trykket til vandforsyningssystemet, og det kan suppleres med en pumpe . Reservoirets volumen og rørets diameter giver og opretholder strømningshastighed. Det er imidlertid dyrt at stole på en pumpe for at levere tryk; for at følge med varierende efterspørgsel, skulle pumpen være dimensioneret for at imødekomme spidsbehov. I perioder med lav efterspørgsel bruges jockeypumper til at opfylde disse lavere vandstrømskrav. Vandtårnet reducerer behovet for elektrisk forbrug af cykelpumper og dermed behovet for et dyrt pumpestyringssystem, da dette system skulle have en tilstrækkelig størrelse til at give det samme tryk ved høje strømningshastigheder.

Meget høje volumener og strømningshastigheder er nødvendige ved brandbekæmpelse. Med et vandtårn til stede kan pumper dimensioneres til gennemsnitlig efterspørgsel, ikke spidsbehov; vandtårnet kan give vandtryk i løbet af dagen, og pumper vil genopfylde vandtårnet, når kravene er lavere.

Brug af trådløse sensornetværk til at overvåge vandstanden inde i tårnet giver kommuner mulighed for automatisk at overvåge og styre pumper uden at installere og vedligeholde dyre datakabler.

Arkitektur

Tårn med lokal gymnasismaskot, en tiger (Centerville, Texas)

Vandtårne kan være omgivet af udsmykkede belægninger, herunder fancy murværk , en stor ivy -dækket espalier, eller de kan simpelthen males. Nogle byvandstårne har byens navn malet med store bogstaver på taget, som et navigationshjælpemiddel til flyvere og bilister . Nogle gange kan dekorationen være humoristisk. Et eksempel på dette er vandtårne bygget side om side, mærket VARMT og KOLDT . Byer i USA, der besidder side om side vandtårne mærket HOT og COLD omfatter Granger, Iowa ; Canton, Kansas ; Pratt, Kansas og St. Clair, Missouri ; Eveleth, Minnesota havde på et tidspunkt to sådanne tårne, men gør det ikke længere.

Mange små byer i USA bruger deres vandtårne til at annoncere for lokal turisme, deres lokale gymnasiesportshold eller andre lokalt bemærkelsesværdige fakta. Et "svampe" vandtårn blev bygget i Örebro , Sverige og rummer næsten to millioner liter vand.

I hele verden

Vandtårne på tagterrassen på lejlighedsbygninger på East 57th Street i New York City

Billedet til venstre viser tre arkitektoniske tilgange til at inkorporere disse tanke i design af en bygning. Fra venstre til højre, en fuldstændig lukket og udsmykkede murstenskonstruktion, en simpel, ikke -prydet tagløs murstenskonstruktion, der skjuler det meste af tanken, men afslører tankens top og en enkel utilitaristisk struktur, der ikke gør noget for at skjule kampvognene eller på anden måde indarbejde dem ind i bygningens design.

Teknologien stammer fra mindst 1800 -tallet, og i lang tid krævede New York City, at alle bygninger højere end seks etager blev udstyret med et vandtårn på taget. To virksomheder i New York bygger vandtårne, som begge er familievirksomheder i drift siden 1800 -tallet.

De originale vandtårnbyggere var tøndeproducenter, der udvidede deres håndværk til at imødekomme et moderne behov, da bygninger i byen blev højere i højden. Selv i dag bruges der ikke fugemasse til at holde vandet i. Vandtårnets trævægge holdes sammen med stålkabler eller stropper, men vand lækker gennem hullerne, når det først fyldes. Når vandet mætter træet, svulmer det op, hullerne lukker og bliver uigennemtrængelige. Vandtårnene på taget opbevarer 25.000 til 50.000 liter (5.500 til 11.000 imp gal; 6.600 til 13.200 US gal) vand, indtil det er nødvendigt i bygningen herunder. Den øvre del af vandet skummes af toppen til daglig brug, mens vandet i bunden af tårnet holdes i reserve for at bekæmpe ild. Når vandet falder under et bestemt niveau, aktiverer en trykafbryder, niveaukontakt eller flydeventil en pumpe eller åbner en offentlig vandledning for at genopfylde vandtårnet.

Det svampeformede betontvandstårn i Roihuvuori i Helsinki , Finland blev bygget i 1970'erne. Det er 52 meter højt og kan rumme omkring 12.000 kubikmeter vand.

Arkitekter og bygherrer har taget forskellige tilgange til at inkorporere vandtårne i designet af deres bygninger. På mange store erhvervsbygninger er vandtårne helt skjult bag en forlængelse af bygningens facade. Af kosmetiske årsager omslutter lejlighedskomplekser ofte deres tanke i tagkonstruktioner, enten enkle, ikke -prydede tagbokse eller udsmykkede dekorationer, der er beregnet til at forbedre bygningens visuelle appel. Mange bygninger efterlader imidlertid deres vandtårne i almindeligt udsyn oven på utilitaristiske rammestrukturer.

Vandtårne er almindelige i Indien , hvor elforsyningen er uregelmæssig de fleste steder.

Hvis pumperne svigter (f.eks. Under strømafbrydelse), vil vandtryk gå tabt og forårsage potentielle bekymringer for folkesundheden. Mange amerikanske stater kræver, at der udstedes en " kogevandsrådgivning ", hvis vandtrykket falder til under 140 pund (140 kPa). Denne rådgivning forudsætter, at det lavere tryk kan tillade patogener at komme ind i systemet.

Vandtårne betragtes ofte som monumenter for anlægsarbejde . Nogle er blevet konverteret til moderne formål, som f.eks. Wieża Ciśnień ( Wrocław vandtårn ) i Wrocław , Polen, som i dag er et restaurantkompleks. Andre er blevet konverteret til beboelse.

Historisk set krævede jernbaner, der brugte damplokomotiver , et middel til at genopbygge lokomotivets bud. Vandtårne var almindelige langs jernbanen. Budene blev normalt genopfyldt med vandkraner , som blev fodret med et vandtårn.

Nogle vandtårne bruges også som observationstårne, og nogle restauranter, såsom Goldbergturm i Sindelfingen , Tyskland eller det andet af de tre Kuwait -tårne , i staten Kuwait . Det er også almindeligt at bruge vandtårne som placeringen af transmissionsmekanismer i UHF -området med lille strøm, f.eks. Til lukkede landdistrikterne, amatørradio eller mobiltelefontjeneste .

I kuperede områder kan lokal topografi erstattes af strukturer til at hæve tankene. Disse tanke er ofte intet mere end betoncisterner terrasseret ind på siderne af lokale bakker eller bjerge, men fungerer identisk med det traditionelle vandtårn. Toppene på disse tanke kan anlægges eller bruges som parkplads, hvis det ønskes.

Sfærer og sfærer

Paul Bunyan's Bobber Water Tower i Pequot Lakes, Minnesota

Den Chicago Bridge og Iron Company har opbygget mange af de vand- sfærer og sphæroider findes i USA. Hjemmesiden World's Tallest Water Sphere beskriver sondringen mellem en vandsfære og en vandkugle således:

En vandkugle er en type vandtårn, der har en stor kugle øverst på stolpen. Sfæren ligner en golfbold, der sidder på en tee eller en rund slikkepind. Et tværsnit af en kugle i enhver retning (øst-vest, nord-syd eller top-bund) er en perfekt cirkel. En vandkugle ligner en vandkugle, men toppen er bredere end den er høj. En kugleform ligner en rund pude, der er noget flad. Et tværsnit af en kugleformet i to retninger (øst-vest eller nord-syd) er en ellipse, men i kun én retning (top-bund) er det en perfekt cirkel. Både sfærer og sfærer er ellipsoider i særlige tilfælde: kugler har symmetri i 3 retninger, kugler har symmetri i 2 retninger. Scalene ellipsoider har 3 ulige længdeakser og tre ulige tværsnit.

East Bay Township Water Tower nær Traverse City, Michigan

Den EU Watersphere er et vandtårn toppet med en kugle-formet vandtank i Union, New Jersey , og karakteriseret som verdens højeste Vand Sphere .

En artikel i Star Ledger foreslog, at et vandtårn i Erwin, North Carolina stod færdigt i begyndelsen af 2012, 219,75 fod (66,98 m) højt og holdt 500.000 amerikanske gallon (1.900 m ³ ), var blevet verdens højeste vandkugle. Fotografier af Erwin -vandtårnet afslørede imidlertid, at det nye tårn var en vandkugle.

Vandtårnet i Braman, Oklahoma , bygget af Kaw Nation og færdiggjort i 2010, er 220,6 fod (67,2 m) højt og kan rumme 350.000 US gallons (1.300 m ³ ). Lidt højere end Union Watersphere, det er også en kugleformet.

Et andet tårn i Oklahoma, bygget i 1986 og betegnet som "det største vandtårn i landet" , er 218 fod (66 m) højt, kan rumme 500.000 amerikanske gallon (1.900 m ³ ) og er beliggende i Edmond .

Den Earthoid , en perfekt sfærisk beholder beliggende i Germantown, Maryland er 100 fod (30 m) høj og besidder 2.000.000 US gallons (7.600 m ³ ) vand. Navnet er taget fra, at det er malet for at ligne en klods i verden.

Den golfboldformede tank i vandtårnet i Gonzales, Californien understøttes af tre rørformede ben og når omkring 38 m høj.

Eindhoven Vandtårne

Den Watertoren (eller Water Towers) i Eindhoven , Holland indeholde tre kugleformede tanke, hver 10 m (33 ft) i diameter og kan rumme 500 kubikmeter (130.000 US gal) vand på tre 43,45 m (142,6 ft) spir var færdig i 1970.

Højeste

Mechelen-Zuid vandtårn , et af de højeste i verden

Tårn	År	Land	By	Spidshøjde	Bemærkninger
Swisscom-Sendeturm St. Chrischona	1984	Schweiz	St. Chrischona	250 m (820 fod)
Kuwait -tårne , tårn A	1979	Kuwait	Kuwait City	187 m (613 fod)
Kuwait -tårne , tårn B	1979	Kuwait	Kuwait City	146 m (479 fod)
Waldenburg tv -tårn	1959	Tyskland	Waldenburg	145 m (475 fod)	delvist fyret tårn bestående af vandtårn og antennemast fyret til jorden som højdepunkt, antennemast blev demonteret i 2008
Mechelen-Zuid vandtårn	1978	Belgien	Mechelen	143 m (469 fod)	kombineret vand- og teletårn
Ginosa vandtårn	1915	Italien	Ginosa	130 m (426,5 fod)

Alternativer

Alternativer til vandtårne er enkle pumper monteret oven på vandrørene for at øge vandtrykket. Denne nye tilgang er mere ligetil, men også mere udsat for potentielle sundhedsrisici; hvis pumperne svigter, kan tab af vandtryk resultere i, at forurenende stoffer kommer ind i vandsystemet. De fleste store vandværker anvender ikke denne fremgangsmåde i betragtning af de potentielle risici.