Po co wieża ciśnień, skoro są pompy

Jechaliśmy z klasą autokarem na wycieczkę i za oknem przesunęła się stara ceglana wieża ciśnień z szerszą czapą na górze. Uczeń z drugiej klasy zapytał, czy to był kiedyś spichlerz. Drugi uznał, że to na pewno coś wojskowego. Trzeci wiedział, że to wieża ciśnień, ale nie wiedział, po co ona, „skoro teraz są pompy”. To pytanie zapisałem sobie na kartce, bo jest bardzo dobre.

W domu mam od takich spraw specjalistkę. Żona pracuje jako laborantka w stacji uzdatniania wody. Zajmuje się jakością wody, a nie ciśnieniem, ale przez lata nasłuchała się od kolegów z pompowni wszystkiego. Kiedy przy kolacji powiedziałem, że wieże ciśnień to zabytki, odpowiedziała tylko: „Część tak. A część dalej pracuje i dobrze, że pracuje”.

Z czego się składa

1. Zbiornik - na szczycie, stalowy, żelbetowy albo dawniej nitowany, zwykle szerszy niż trzon.
2. Trzon wieży - murowany albo betonowy, niesie ciężar zbiornika pełnego wody.
3. Rura dopływowa - przez nią pompy tłoczą wodę ze stacji do góry.
4. Rura odpływowa do sieci - w wielu wieżach ta sama rura służy do napełniania i opróżniania.
5. Przelew i spust - zabezpieczają przed przepełnieniem i pozwalają opróżnić zbiornik do czyszczenia.
6. Wskaźnik poziomu i zasuwy - pokazują obsłudze, ile wody jest na górze, i odcinają zbiornik od sieci.

Na tablicy narysowałbym to tak

Kreska ziemi. Nad nią wieża z prostokątem na szczycie. Od prostokąta w dół idzie rura, która rozgałęzia się pod ulicami do domów. Obok pompownia z jedną strzałką do góry.

Woda w zbiorniku ma swój ciężar i naciska nim na wodę w rurach poniżej. Stąd bierze się ciśnienie w sieci. Liczy się to prosto: około 10 metrów słupa wody daje około 1 bara. Jeśli lustro wody w zbiorniku jest 40 metrów nad kranem w parterowym domu, to w kranie jest około 4 barów, minus straty na oporach w rurach. Na trzecim piętrze na tym samym osiedlu ciśnienie jest odpowiednio mniejsze, bo kran jest bliżej poziomu wody w wieży.

Dzięki temu pompa nie musi pracować w rytmie odkręcanych kranów. Pracuje swoim tempem i napełnia zbiornik, a wieża oddaje wodę wtedy, kiedy ludzie ją biorą.

Rano wszyscy biorą prysznic naraz

Miasto zużywa wodę nierówno. W nocy prawie nic, a rano, kiedy wszyscy wstają, myją się i parzą kawę, jest szczyt. W dzień trochę spokojniej, wieczorem drugi szczyt. Bez zbiornika pompy musiałyby nadążać za tym wykresem na bieżąco: przyspieszać, zwalniać, włączać się i wyłączać.

Z wieżą wygląda to inaczej. W nocy, przy małym poborze, pompy napełniają zbiornik. Rano zbiornik oddaje zapas, a pompy dalej pracują w równym tempie. Pompa pracująca równo wytrzymuje dłużej niż taka, która startuje co kilka minut. Znam to z zakładu: każdy rozruch silnika to skok prądu, szarpnięcie na sprzęgle i obciążenie łożysk. Pompa, która startuje sto razy na dobę, zużywa się szybciej od takiej, która startuje kilka razy.

Druga sprawa to awaria. Kiedy w stacji zabraknie prądu albo pęknie główny rurociąg, w wieży zostaje woda na jakiś czas, a obsługa ma godziny zamiast minut. Trzecia to pożar. Straż przy gaszeniu potrzebuje dużo wody od razu, a pełny zbiornik na wysokości to zapas pod ciśnieniem, bez czekania, aż pompy się rozpędzą.

Dlaczego nowych wież buduje się mniej

Powodem jest dobra regulacja obrotów. Pompa z przemiennikiem częstotliwości płynnie zmienia obroty i utrzymuje zadane ciśnienie przy każdym poborze. Do tego zbiorniki wyrównawcze stawia się często na ziemi, a ciśnienie podnoszą dopiero pompy za nimi. Taki układ kosztuje mniej niż wysoka budowla, ale wymaga stałego zasilania i dobrej automatyki.

Dlatego część starych wież wyłączono i zostały jako zabytki, a część dalej pracuje w sieci jako zapas i bufor. W terenie pagórkowatym czasem w ogóle nie trzeba wieży, wystarczy zbiornik postawiony na wzgórzu.

Wieża też wymaga opieki. Zbiornik trzeba co jakiś czas opróżnić, wyczyścić z osadów i sprawdzić, czy jest szczelny. Woda, która stoi za długo, traci świeżość, więc obsługa pilnuje, żeby zbiornik był regularnie przepłukiwany w normalnym obiegu. Przy tym wpisie żona zwróciła mi uwagę na jedną ważną rzecz: dla laboratorium wieża to kolejne miejsce poboru próbek. Woda ma tam być tak samo dobra jak na wyjściu ze stacji.