Bauingenieurwesen

Wie funktionieren Wassertürme und warum werden sie benötigt?

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Wenn Sie an öffentliche Infrastruktur denken, denken Sie wahrscheinlich an Straßen, Brücken und möglicherweise Wassertürme. Diese oft massiven Strukturen sind ein Grundpfeiler der Stadtplanung des 21. Jahrhunderts. Sie sind überall um uns herum, aber haben Sie jemals darüber nachgedacht, was ihr Zweck ist und wie sie funktionieren?

Wie Wassertürme funktionieren

Wir alle können wahrscheinlich verstehen, dass Wassertürme erhebliche Mengen Wasser am Himmel halten, aber ihre Nützlichkeit und technischen Feinheiten gehen viel weiter.

Wassertürme und ihre Geschwister, sogenannte Standrohre, gibt es in verschiedenen Größen und Formen, von denen jede ungefähr das gleiche Ziel hat, um die Wassernetze unter Druck zu halten.

Viele Wassertürme fungieren einfach als offen fließende Vorratsbehälter für Druckwassersysteme. Dies bedeutet, dass sich häufig keine Pumpe direkt neben dem Wasserturm befindet, die Wasser nach oben pumpt. Dies wird jedoch durch den bereits vorhandenen Druck in einem Wassersystem von Pumpen zurück an der Quelle des sauberen Trinkwassers erreicht.

Zum Beispiel, wenn ein Rohrnetz unter Druck gesetzt wurde 50 psi oder Pfund pro Quadratzoll, dann wäre das System in der Lage, Wasser zu drücken 115 Fuß in die Luft, speichern Sie es im Wasserturm Tank. Diese resultierende Wassererhöhung aufgrund des Drucks des Rohrnetzes wird als "Kopf" bezeichnet. Jeder psi Druck entspricht ungefähr 2,31 Fuß des Kopfes. Mithilfe dieser einfachen Berechnung können Ingenieure die richtige Höhe für die Auslegung von Wassertürmen und ihre Speicherkapazität basierend auf den normalen Bedingungen des Rohrnetzes bestimmen.

Wassertürme und kommunale Wassernetze

Nachdem wir dieses einfache Verständnis aus dem Weg geräumt haben, können wir beginnen, das Gesamtkonzept zu erfassen. Die meisten Wassertürme sind relativ einfache Maschinen. Sauberes Wasser verlässt eine Wasseraufbereitungsanlage und wird mit einer Reihe von Hauptpumpen in das Netz gedrückt. Diese Pumpen üben Druck auf das Wassersystem aus, sodass es zu allen erforderlichen Auslässen einschließlich der Wassertürme fließen kann. Ein Standard-Wasserturm kann im Bereich von einer Million Gallonen fassen, aber seine Kapazität variiert stark in Abhängigkeit von den Systemanforderungen.

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Wie wir bereits sagten, kann jeder psi Druck vor einem Wasserturm eine Wassersäule nach oben drücken 2,31 Fuß. Wenn das Wasser den Wasserturm verlässt, wandelt sich jeder Fuß Wasser in Wasser um.43 psi. Also, wenn ein Wasserturm speichert 100 Fuß Wasser, dann könnte es liefern 43 psi Druck auf das System.

Wir haben die Grundlagen der Funktionsweise von Wassertürmen aus dem Weg geräumt, aber all dies beantwortet nicht die Frage, warum ...?

Das Abhalten großer Wassermengen über dem Boden spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Wasserdrucks in Städten auf der ganzen Welt. Der Wasserbedarf schwankt im Laufe des Tages. Während des Mittagessens oder am Morgen kann mehr Wasser aus dem System benötigt werden, um die Bedürfnisse des Benutzers zu befriedigen. Die Betreiber von Kläranlagen können aufgrund der deutlich erhöhten Durchflussrate sogar feststellen, wann die Halbzeit im Superbowl liegt.

Trotzdem versuchen Ingenieure und Bediener, das Wassersystem aus Sicherheitsgründen auf einem ziemlich konstanten Druck oder zumindest über dem Mindestdruck zu halten. Dies nur mit Pumpen zu tun, würde in Spitzenzeiten einen deutlich höheren Energieverbrauch und in Nebenzeiten wie in der Nacht fast keinen Energieverbrauch bedeuten. Durch Hinzufügen von Wassertürmen zum System können die Pumpen mit einer ziemlich konstanten Geschwindigkeit laufen, wobei das in den Türmen gespeicherte Wasser die Spitzenzeiten ausgleicht. In der Freizeit füllen sich die Wassertürme als Puffer auf und speichern überschüssige Energie im System.

Wassertürme im täglichen Leben

Wassertürme dienen nicht nur als Puffer, sondern helfen auch in Notfällen. Pumpen brechen wie jede andere Maschine oft. Ohne Wassertürme würde dies bedeuten, dass ganze Netze den Wasserdruck verlieren und möglicherweise tödliche Bakterien in das Rohrnetz gelangen könnten. Wassertürme ermöglichen kleine Ausfallzeiten am Pumpenende, oft bis zu 24 Stunden, um das System am Laufen zu halten. Aus all diesen Gründen haben die meisten Druckwassernetze seit dem späten 19. Jahrhundert bis heute Wassertürme in ihren Entwürfen verwendet.

Wassertürme regulieren also den Durchfluss, verringern die variable Belastung der Pumpen, speichern überschüssige Wasserversorgung und Energie und dienen in Notfällen als Backup.

Diese Strukturen sind wesentliche Aspekte von Wassernetzen und moderner kommunaler Infrastruktur. Sie können sich diese monolithischen Masten als große Regulierungsbehörden in Wasserversorgungssystemen auf der ganzen Welt vorstellen. Ohne sie hätten Ingenieure Schwierigkeiten, Ihr Wasser frei von Bakterien zu halten und es Ihnen unter konstantem Druck zuzuführen.


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Bemerkungen:

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