Vanntårn - Water tower

Et vanntårn i Mondeville , Calvados , Frankrike

Et vanntårn er en forhøyet bygning som støtter en vanntank konstruert i en høyde som er tilstrekkelig til å sette trykk på et distribusjonssystem for drikkevann , og for å gi nødlagring for brannsikring. Vanntårn ofte opererer i forbindelse med underjordiske eller overflatetjeneste reservoarer , som lagrer behandlet vann nær til der den skal brukes. Andre typer vanntårn kan bare lagre rått (ikke-drikkebart) vann for brannvern eller industrielle formål, og kan ikke nødvendigvis være koblet til en offentlig vannforsyning.

Vanntårn er i stand til å levere vann selv under strømbrudd , fordi de er avhengige av hydrostatisk trykk produsert ved forhøyelse av vann (på grunn av tyngdekraften ) for å presse vannet inn i husholdnings- og industrielle vannfordelingssystemer; de kan imidlertid ikke levere vannet i lang tid uten strøm, fordi en pumpe vanligvis er nødvendig for å fylle tårnet. Et vanntårn fungerer også som et reservoar for å hjelpe til med vannbehov under spissbrukstider. Vannstanden i tårnet faller vanligvis i løpet av de høyeste brukstidene på dagen, og deretter fyller en pumpe den opp igjen om natten. Denne prosessen forhindrer også at vannet fryser i kaldt vær, siden tårnet stadig tømmes og fylles på nytt.

Historie

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

Nedlagt kuleformet jernbanevannstårn i Trier , Tyskland

Selv om bruk av forhøyede vannlagertanker har eksistert siden antikken i forskjellige former, utviklet den moderne bruken av vanntårn for offentlige vannsystemer under trykk i midten av 1800-tallet, ettersom damppumping ble mer vanlig og bedre rør som kunne håndtere høyere trykk ble utviklet. I Storbritannia besto standrør av høye, eksponerte, N-formede rør, brukt til trykkavlastning og for å gi en fast høyde for dampdrevne pumpemotorer som hadde en tendens til å produsere en pulserende strøm, mens distribusjonssystemet for trykkvann krevde konstant trykk . Stativrør ga også et praktisk fast sted for å måle strømningshastigheter. Designere lukket vanligvis stigerørene i dekorative murverk eller trekonstruksjoner. På slutten av 1800-tallet vokste standpipes til å omfatte lagertanker for å møte de stadig økende kravene til byer som vokser.

Mange tidlige vanntårn regnes nå som historisk betydningsfulle og har blitt inkludert i forskjellige kulturarvslister rundt om i verden. Noen er omgjort til leiligheter eller eksklusive takleiligheter . I visse områder, for eksempel New York City i USA, er mindre vanntårn konstruert for individuelle bygninger. I California og noen andre stater ble det en gang bygget husholdningsvannstårn som er omsluttet av sidespor ( tankhus ) ( 1850--1930 -årene ) for å forsyne individuelle boliger; vindmøller pumpet vann fra håndgravde brønner opp i tanken i New York.

Vanntårn ble brukt til å levere vannstopp for damplokomotiver på jernbanelinjer. Tidlige damplokomotiver krevde vannstopp hver 7. til 10. mil (11 til 16 km).

Design og konstruksjon

Shooter's Hill vanntårn er et lokalt landemerke i London , Storbritannia . Vanntårn er vanlige rundt forstedene i London.

En rekke materialer kan brukes til å konstruere et typisk vanntårn; stål og armert eller forspent betong brukes oftest (med tre, glassfiber eller murstein også i bruk), med et innvendig belegg for å beskytte vannet mot eventuelle effekter fra foringsmaterialet. Reservoaret i tårnet kan være sfærisk , sylindrisk eller en ellipsoid , med en minimumshøyde på omtrent 6 meter (20 fot) og minst 4 m (13 fot) i diameter. Et standard vanntårn har vanligvis en høyde på omtrent 40 m.

Ross Barnett Reservoir vanntårn i Mississippi

Trykk skjer gjennom det hydrostatiske trykket ved høyden av vann; for hver 10,20 centimeter (4,016 tommer) høyde, gir den 1 kilopascal (0,145 psi ) trykk. 30 m høyde gir omtrent 300 kPa (43,511 psi), som er nok trykk til å fungere og dekker de fleste krav til vanntrykk i hjemmet og distribusjonssystem.

Tårnets høyde gir trykket for vannforsyningssystemet, og det kan suppleres med en pumpe . Reservoarets volum og rørets diameter gir og opprettholder strømningshastighet. Det er imidlertid dyrt å stole på at en pumpe gir trykk. for å holde tritt med varierende etterspørsel, må pumpen være dimensjonert for å møte toppkrav. I perioder med lav etterspørsel brukes jockeypumper for å oppfylle disse lavere vannføringskravene. Vanntårnet reduserer behovet for elektrisk forbruk av sykkelpumper og dermed behovet for et dyrt pumpestyringssystem, ettersom dette systemet må være tilstrekkelig dimensjonert for å gi det samme trykket ved høye strømningshastigheter.

Svært høye volumer og strømningshastigheter er nødvendig når man skal bekjempe branner. Med et vanntårn til stede, kan pumper dimensjoneres for gjennomsnittlig etterspørsel, ikke toppbehov; vanntårnet kan gi vanntrykk i løpet av dagen, og pumper vil fylle vanntårnet når kravene er lavere.

Ved å bruke trådløse sensornettverk til å overvåke vannivået inne i tårnet kan kommunene automatisk overvåke og kontrollere pumper uten å installere og vedlikeholde dyre datakabler.

Arkitektur

Tårn med lokal maskot på videregående skole, en tiger (Centerville, Texas)

Vanntårn kan være omgitt av utsmykkede belegg inkludert fancy murverk , en stor ivy -dekket espalier eller de kan enkelt males. Noen byvannstårn har navnet på byen malt med store bokstaver på taket, som et navigasjonshjelpemiddel for flyvere og bilister . Noen ganger kan dekorasjonen være humoristisk. Et eksempel på dette er vanntårn bygget side om side, merket HOT og COLD . Byer i USA som har vanntårn ved siden av hverandre merket HOT og COLD inkluderer Granger, Iowa ; Canton, Kansas ; Pratt, Kansas og St. Clair, Missouri ; Eveleth, Minnesota hadde på et tidspunkt to slike tårn, men gjør det ikke lenger.

Mange småbyer i USA bruker vanntårnene sine for å annonsere lokal turisme, deres lokale videregående idrettslag eller andre lokalt bemerkelsesverdige fakta. Et "sopp" vanntårn ble bygget i Örebro , Sverige og rommer nesten to millioner liter vann.

Verdensomspennende

Vanntårn på taket på bygårder på East 57th Street i New York City

Bildet til venstre viser tre arkitektoniske tilnærminger til å inkorporere disse tankene i utformingen av en bygning. Fra venstre til høyre, en helt lukket og utsmykket mursteinkonstruksjon, en enkel, utsmykket takløs mursteinstruktur som skjuler det meste av tanken, men avslører tankens topp, og en enkel utilitaristisk struktur som ikke gjør noe for å skjule tankene eller på annen måte innlemme dem inn i utformingen av bygningen.

Teknologien dateres til minst 1800 -tallet, og i lang tid krevde New York City at alle bygninger høyere enn seks etasjer skulle være utstyrt med et vanntårn på taket. To selskaper i New York bygger vanntårn, som begge er familiebedrifter i drift siden 1800 -tallet.

De opprinnelige vanntårnbyggerne var fatprodusenter som utvidet sitt håndverk for å dekke et moderne behov ettersom bygninger i byen ble høyere i høyden. Selv i dag brukes det ikke fugemasse for å holde vannet inne. Vanntårnets trevegger holdes sammen med stålkabler eller stropper, men det lekker vann gjennom hullene når det først ble fylt. Når vannet metter treet, svulmer det, hullene lukkes og blir ugjennomtrengelige. Vanntårnene på taket lagrer 25 000 til 50 000 liter vann (5 500 til 11 000 imp gal; 6 600 til 13 200 US gal) vann til det er nødvendig i bygningen nedenfor. Den øvre delen av vannet skummes av toppen for daglig bruk mens vannet i bunnen av tårnet holdes i reserve for å bekjempe brann. Når vannet faller under et visst nivå, vil en trykkbryter, nivåbryter eller flyteventil aktivere en pumpe eller åpne en offentlig vannledning for å fylle vanntårnet.

Det soppformede betongvannstårnet i Roihuvuori i Helsinki , Finland, ble bygget på 1970-tallet. Den er 52 meter høy og kan holde rundt 12 000 kubikkmeter (420 000 cu ft) vann.

Arkitekter og byggherrer har tatt varierte tilnærminger til å inkorporere vanntårn i utformingen av bygningene sine. På mange store næringsbygg er vanntårn helt gjemt bak en forlengelse av fasaden på bygningen. Av kosmetiske årsaker omslutter bygninger ofte tankene sine i takkonstruksjoner, enten enkle takposer uten dekorasjon eller utsmykkede dekorasjoner som er ment å forbedre bygningens visuelle appell. Mange bygninger lar imidlertid vanntårnene ligge på utsiden av utilitaristiske rammestrukturer.

Vanntårn er vanlige i India , der strømforsyningen er uberegnelig de fleste steder.

Hvis pumpene svikter (for eksempel under strømbrudd), vil vanntrykket gå tapt og forårsake potensielle helseproblemer. Mange amerikanske stater krever at det utstedes en " koke-vann-veiledning " hvis vanntrykket synker til under 140 kilo per kvadratmeter. Denne veiledningen forutsetter at det lavere trykket kan tillate patogener å komme inn i systemet.

Vanntårn blir ofte sett på som monumenter for anleggsteknikk . Noen har blitt omgjort for å tjene moderne formål, for eksempel Wieża Ciśnień ( Wrocław vanntårn ) i Wrocław , Polen, som i dag er et restaurantkompleks. Andre har blitt omgjort til boligbruk.

Historisk sett krevde jernbaner som brukte damplokomotiver et middel for å etterfylle lokomotivets anbud. Vanntårn var vanlige langs jernbanen. Anbudene ble vanligvis etterfylt av vannkraner , som ble matet av et vanntårn.

Noen vanntårn brukes også som observasjonstårn, og noen restauranter, for eksempel Goldbergturm i Sindelfingen , Tyskland, eller det andre av de tre Kuwait -tårnene , i staten Kuwait . Det er også vanlig å bruke vanntårn som plassering av overføringsmekanismer i UHF -serien med liten strøm, for eksempel for lukkede landlige kringkastingstjenester, amatørradio eller mobiltelefontjeneste .

I kuperte regioner kan lokal topografi erstatte strukturer for å heve tankene. Disse tankene er ofte ikke annet enn betongsisterner terrassert på sidene av lokale åser eller fjell, men fungerer identisk med det tradisjonelle vanntårnet. Toppene på disse tankene kan være anlagt eller brukes som parkplass, hvis ønskelig.

Sfærer og kuler

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

The Chicago Bridge og Iron Company har bygget mange av de vannkuler og kuler som finnes i USA. Nettstedet World's Tallest Water Sphere beskriver skillet mellom en vannsfære og en vannkule slik:

En vannsfære er en type vanntårn som har en stor kule på toppen av stolpen. Sfæren ser ut som en golfball som sitter på en tee eller en rund slikkepinne. Et tverrsnitt av en kule i hvilken som helst retning (øst-vest, nord-sør eller topp-bunn) er en perfekt sirkel. En vannskule ser ut som en vannsfære, men toppen er bredere enn den er høy. En sfæroid ser ut som en rund pute som er noe flat. Et tverrsnitt av en sfæroid i to retninger (øst-vest eller nord-sør) er en ellipse, men i bare én retning (topp-bunn) er det en perfekt sirkel. Både sfærer og sfærer er ellipsoider i spesielle tilfeller: kuler har symmetri i 3 retninger, sfærer har symmetri i 2 retninger. Scalene ellipsoider har 3 akser med ulik lengde og tre ulike tverrsnitt.

East Bay Township Water Tower nær Traverse City, Michigan

Den Union Watersphere er et vanntårn toppet med en kule-formet vanntank i Union, New Jersey , og karakterisert som verdens høyeste vann sfære .

En Star Ledger -artikkel foreslo at et vanntårn i Erwin, North Carolina ble ferdigstilt tidlig i 2012, 219,75 fot (66,98 m) høyt og holdt 500 000 amerikanske gallons (1900 m ³ ), hadde blitt verdens høyeste vannsfære. Imidlertid avslørte fotografier av Erwin vanntårn at det nye tårnet var en vannkule.

Vanntårnet i Braman, Oklahoma , bygget av Kaw Nation og ferdigstilt i 2010, er 220,6 fot (67,2 m) høyt og kan holde 350 000 amerikanske gallon (1300 m ³ ). Litt høyere enn Union Watersphere, det er også en sfæroid.

Et annet tårn i Oklahoma, bygget i 1986 og regnet som det "største vanntårnet i landet" , er 218 fot (66 m) høyt, kan holde 500 000 amerikanske gallon (1 900 m ³ ), og ligger i Edmond .

Den Earthoid , en fullstendig kuleformet tank plassert i Germantown, Maryland er 100 fot (30 meter) høye og holder 2.000.000 US gallon (7,600 m ³ ) vann. Navnet er hentet fra det ble malt for å ligne en verden av verden.

Den golfballformede tanken i vanntårnet i Gonzales, California , støttes av tre rørformede bein og når omtrent 38 meter høy.

Eindhoven vanntårn

Den Watertoren (eller vanntårn) i Eindhoven , Nederland inneholde tre kuletanker, hver 10 m (33 fot) i diameter, og i stand til å holde 500 kubikkmeter (130,000 US gal) vann, på tre 43,45 m (142,6 ft) spirene var ferdig i 1970.

Høyeste

Mechelen-Zuid vanntårn , et av de høyeste i verden

Tårn	År	Land	By	Topphøyde	Merknader
Swisscom-Sendeturm St. Chrischona	1984	Sveits	St. Chrischona	250 m (820 fot)
Kuwait Towers , Tower A	1979	Kuwait	Kuwait by	187 m (613 fot)
Kuwait Towers , Tower B	1979	Kuwait	Kuwait by	146 m (479 fot)
Waldenburg TV -tårn	1959	Tyskland	Waldenburg	145 m (475 fot)	delvis fyret tårn bestående av vanntårn og antennemast fyret til bakken som topp, antennemast ble demontert i 2008
Vanntårn i Mechelen-Zuid	1978	Belgia	Mechelen	143 m (469 fot)	kombinert vann- og teletårn
Ginosa vanntårn	1915	Italia	Ginosa	130 m (426,5 fot)

Alternativer

Alternativer til vanntårn er enkle pumper montert på toppen av vannrørene for å øke vanntrykket. Denne nye tilnærmingen er mer enkel, men også mer utsatt for potensielle helsefare; Hvis pumpene svikter, kan tap av vanntrykk føre til at forurensninger kommer inn i vannsystemet. De fleste store vannforsyninger bruker ikke denne tilnærmingen, gitt de potensielle risikoene.