Jak je uspořádáno potrubí v mrakodrapu? | Technologie a internet |

Bez vody člověk nemůže žít nikde – ani ve vesnickém domě, ani v mrakodrapu. Vyhloubit studnu minus deset metrů do země je však mnohem jednodušší než poskytnout vodu výškové budově. „Velká voda“ je skličující úkol. Mytí rukou a vaření kávy v 50. patře není z technického hlediska snadný úkol.

Nejvyšší budova na planetě Burj Khalifa SF, Shutterstock.com

Otevřeme kohoutek a voda teče. Zdálo by se, že vše je jednoduché. Jak však „nahnat“ vodu do 50. patra? Jak je uspořádána instalace v mrakodrapech?

Zásobování vodou supervysokými budovami představuje jedinečnou technickou výzvu. Nemůžete jednat tradičním způsobem a jednoduše pumpovat vodu do potrubí. K zajištění dostatečného tlaku v kohoutku v nejvyšších patrech bude potřeba enormní tlak. Riziko prasknutí i těch nejlepších trubek je příliš velké.

Moderní mrakodrapy proto využívají hybridní systém, který kombinuje principy konvenčního instalatérství a staré dobré vodárenské věže. Voda stoupá až na samotný vrchol řadou mezilehlých nádrží, z nichž první se například v nejvyšší budově planety Burdž Chalífa nachází ve 40. patře. Odtud další čerpadlo čerpá vodu ještě výše – do další mezinádrže menšího objemu. Dále voda stoupá do další podobné nádrže na vyšší úrovni, ale z nejvyšší nádoby voda skutečně vstupuje do vodovodního systému. Není potřeba ho tam pumpovat – gravitační síla odvádí vynikající práci při vytváření tlaku.

Zásobování vodou v mrakodrapu Lakhta Center ve výstavbě v Petrohradě je vyřešeno podobně: bude pět „zastávek“ u vody, aby se dostali až na samotný vrchol – 462 metrů. Vodovodem petrohradské výškové budovy proteče každý den více než 2 miliony litrů studené a teplé vody – to je 1800 litrů za minutu.

Ale v John Hancock Center, stopatrovém mrakodrapu v Chicagu, pumpují čerpadla ještě více vody – více než 2000 litrů za minutu. Systém zásobování vodou je tam jiný, založený na výkonných čerpadlech. Dvě čerpadla čerpají vodu do jediné nádrže na podlažích 50–52. Vodu ke spotřebitelům distribuuje sedm čerpadel. Objem nádrže je 114 metrů krychlových. Tato verze vodovodního systému není bezchybná: hluk, přetlak, koroze. Nákladná modernizace již musela být provedena.

Jaké potrubí je potřeba pro vysoký přívod vody? Na celém světě je za nejlepší materiál považována vysokopevnostní tvárná litina. Jedná se o nejspolehlivější a nejodolnější trubky, se 100letou zárukou bezporuchového provozu. Jsou flexibilní, snadno se navrhují, instalují a sestavují. V Tokiu je z těchto trubek vyrobeno 97 % vodovodních a kanalizačních sítí. V New Yorku, kde je 5,5 tisíce výškových budov, je to 85 %. V Hong Kongu – 90 %.

V moderním mrakodrapu jsou všechny inženýrské systémy automatizované. Nejnovější ultrazvukové technologie se například používají v západním mrakodrapu obchodního komplexu Federace v Moskvě. Jakýkoli únik kdekoli je okamžitě identifikován. Ventil se automaticky uzavře regulátorem a přeruší se přívod vody do nouzového prostoru.

Ve stavebnictví je mnoho technologií, které se vyvinuly díky mrakodrapům. Například výtahy, sprinklerová hasicí zařízení, keramika pro opláštění budov, kazetové základy, mikroklimatické systémy. To vše se již stalo široce používaným v každodenním životě. Doufejme, že spolehlivé, výkonné, nehlučné a ekologické vodovodní systémy se jednou objeví i v našich běžných domácnostech.

Hlasovalo 22 lidí

Úvodní stránka / Technologie a internet / Články / Jak je uspořádána instalace v mrakodrapu?
Článek vyšel ve vydání 24.02.2015
Aktualizováno 22.07.2020.

Komentáře (17):

Přihlášení přes sociální sítě:

Vyacheslav Ozerov Professional 26. února 2015 v 23:23 Nahlásit moderátorovi

Obr. 2 Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Valery Satokin, který zůstává zdrženlivý, by přijal vaši omluvu, kdybychom diskutovali o článku „Jak je uspořádán systém zásobování vodou v běžném bytovém domě *“, například podle níže uvedeného schématu, kde je samostatná vodárenská věž propojená potrubím okolním spotřebitelům, dodává jim vodu s využitím vlastností komunikujících nádob. Není to tak? Toto schéma se nazývá schéma zásobování vodou se spodním plněním.
Poznámka: *MKD – bytový dům.

Pascalův zákon zde pouze říká, že tlak vody, jak ve vodárenské věži, tak v potrubí MKD, ve stejné výšce od země (hladiny oceánu) bude ve všech směrech stejný, proto voda určitě poteče z otevřeného kohoutku, bez ohledu na to, kterým směrem je otvor hubice nasměrován.
Z Pascalova zákona také vyplývá, že voda v takovém vodovodu může stoupat pouze do výšky nepřesahující výšku horní hladiny ve věži. Ale jakou rychlostí (průtokem) bude voda vytékat z výtokového otvoru, závisí na gravitaci sloupce kapaliny vytvářející tlak (tlak) v místě výtoku – viz následující obrázek, který jasně ukazuje, že čím vyšší je sloupec kapaliny v místě výtoku. tím vyšší je tlak a průtok kapaliny.

Vraťme se k článku „Jak je uspořádána instalace v mrakodrapu?
V mrakodrapech lze výše popsané schéma zásobování vodou použít pouze pro spodní patra, pokud jsou napájeny z městského vodovodu, jako v běžných bytových domech. Reálně je to možné ve výšce do 60 m, tzn. patra na 15 – 20. V článku se správně píše, že „voda stoupá až nahoru přes řadu mezizásobníků“ – zásobních nádrží. Je technologicky vyspělejší a ekonomičtější dodávat vodu do horních pater pomocí schématu horního plnění – potrubí je napojeno na spodní část další akumulační nádrže, která distribuuje vodu spotřebitelům ve spodních patrech. Nejsou zde žádné komunikující nádoby jako takové, ale jsou zde potrubí s vodou, ve kterých se se zvyšujícím se h zvyšuje tlak. Tlak vznikající v potrubí je úměrný hmotnosti sloupce kapaliny – tzn. gravitační síla.

Rychlost proudění vody v místě odtoku byla experimentálně stanovena již v roce 1643 italským fyzikem Torricellim a je určena vzorcem: v (h) = k*√2gh,
kde g je gravitační zrychlení (gravitační konstanta na Zemi), k je průtokový součinitel závislý na viskozitě kapaliny a tvaru otvoru (např. pro vodu v případě kulatého otvoru k = 0.62; např. petrolej k = 0.6), h je výška sloupce kapaliny nad otvorem výlevky, √ je druhá odmocnina.

Takže pokud jde o zásobování mrakodrapu vodou, má autor pravdu: „gravitační síla dělá skvělou práci při vytváření tlaku“. Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Zajímavý článek. A na první pohled vás takové věci ani nenapadnou. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Larisa Zavyalova Professional 25. února 2015 v 07:59 Nahlásit moderátorovi

Ach, chlapci, jak jste chytří. A jako úzkoprsé ženě se mi článek líbil. Jen pro ženskou mysl. Jednoduše a jasně vysvětleno. Světlano, děkuji za článek. Aspoň něco výchovného na SHJ, a ne jen slintat, slzy, soplíky. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Lariso Zavyalova, na článku je dobré, že upozorňuje na to, co se zdá být nejčastější – „vodu z kohoutku“. Ale najednou se ukazuje, že ne všechno je tak jednoduché, zvláště ve výškových budovách. Ale na druhou stranu by tomu měl každý rozumět tak jako tak, protože popisované jevy, jejich parametry, důsledky: gravitace, komunikující nádoby, tlak vody, tlak atp. atd. STUDUJEME v kurzu FYZIKA (8) 9 – 10 tříd školy. Ale ne – ukazuje se, že i „kluci“ jsou v tom zmatení. A co můžeme říci o „holkách“? Respekt autorovi! Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Larisa Zavyalova Professional 25. února 2015 v 12:36 Nahlásit moderátorovi
Vjačeslave, souhlasím s tebou. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Pro debut a téma – „5“. Ale. “Síla gravitace dělá skvělou práci při vytváření tlaku.” Princip fungování vodárenské věže je založen na zákonu komunikujících plavidel. A vytvoření vodovodních potrubí (stejně jako ropovodů a plynovodů) je možné díky zákonu formulovanému Pascalem. Takže gravitace a tlak vody jsou v tomto případě relevantní pouze obecně, jako pro všechno, co se děje na Zemi. Hodnocení článku: 5 3 Odpovědět

Valery Satokine, autor má úplnou pravdu: protože „Princip činnosti komunikujících plavidel“ na základě nalezení vodovodního a kanalizačního systému v gravitaci. Při absenci gravitace systém komunikujících nádob nefunguje!
Autor byl v rozpacích, když poukázal na to, že ke zvednutí vody pouze o 10 m (3patrová budova) je nutné vytvořit v potrubí tlak něco přes 1 atm* (1 atmosféra) a ke zvýšení o 450 metrů tlak bude vyžadováno více než 45 atm. A odvádění vody z výšky stejných 450 m je neméně náročný úkol.
Za to a za trochu plagiátorství – 4

*Poznámky:
1. 1 at = 1 kgf/1 cm2 = 1 kg * 9,8 m/s2 / 1 cm2
2. 1 at = 98066,5 Pa = 0,980665 bar = 1 kgf/cm2 = 0,96784 atm. = 735,56 mm Hg. Umění. = 10 m vody. Umění. = 14,223 psi Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Vjačeslave Ozerove, to je příliš obecné pro uvažovaný proces. Veškeré dění na Zemi se děje pod vlivem gravitace, což jsem vlastně řekl v poslední větě předchozího komentáře. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Vyacheslav Ozerov Professional 24. února 2015 v 21:51 Nahlásit moderátorovi

Valery Satokin, jestli to, co jsem řekl “příliš obecné“Pak nám řekněte, jak fungují komunikující plavidla v podmínkách beztíže.” Například na ISS. Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Vjačeslave Ozerove, co s tím má společného stav beztíže! Promiňte, čtete, co je napsáno nebo hned vaše pozadí, a pak to komentujete? Dovolte mi to upřesnit. V konečném důsledku můžeme samozřejmě říci, že tlak vody vzniká ve vodovodu vlivem gravitace. Ale to je příliš obecné (na tomto místě jsem poukázal). To lze říci o jakémkoli jevu vyskytujícím se na Zemi. To však v žádném případě nebude popisovat povahu toho či onoho procesu. Například auto se pohybuje po silnici vlivem gravitace. a co? Jak to charakterizuje interakci třecí síly s jinými momenty? Proto nesouhlasím s výše zmíněnou autorovou větou. Pro popis procesu diskutovaného v článku je zcela nevhodný. Vodní dýmka není vodopád. Ačkoli to druhé „funguje“ nejen díky gravitaci.
A pak, pokud si myslíte, že v rámci populárního článku je přípustné definovat gravitaci jako princip vytváření tlaku vody ve vodovodním systému, tak proč potřebujete své konkrétní výpočty v objasnění?
V případě, že chcete za každou cenu hájit svou vizi, svůj pohled (o čemž svědčí i vaše vybočení směrem k beztíži), tak mě omluvte, omluvte mě, že zde udržuji diskusi na abstraktní fyzikální témata. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Vyacheslav Ozerov Professional 25. února 2015 v 12:00 Nahlásit moderátorovi

Valery Satokin, stoupání vody do výšky n-patrové budovy nemá nic společného s komunikujícími plavidly, ale přechod (přepad, proudění) kapaliny v pozemských podmínkách z jedné nádrže do druhé, spojené přirozenými nebo umělými potrubími, lze provést bez čerpadel, pouze díky gravitačním silám. Hlavní věc je, že potrubí prochází pod průměrnou hladinou kapaliny obou nádob a horní okraje nádob nejsou pod touto průměrnou hladinou.

Nyní se vraťme k diskutované frázi, kterou jste vytáhli z textu. V textu se čte společně s předchozím: “Ale s voda teče do nejvyšší nádoby už vlastně do přívodu vody. Není potřeba to tam pumpovat – gravitační síla dělá skvělou práci při vytváření tlaku.“ Ve skutečnosti voda pod vlivem gravitace pochází z “horní kontejner” do potrubí “vodovod”, tvořící v něm “tlak”, úměrné výšce potrubí. Tlak vody shora dolů se zvýší o 1 atm každých 10 m.

Proto se v mrakodrapech staví mezilehlé nádrže na vodu, takže nejen doplňují horní nádrže, ale také zásobují vodou spodní patra, obvykle umístěná ne níže než 60 m (6 at.) Pro budovu 300 m vysokou to je nutné vyrobit alespoň 5 mezinádob, ze kterých je voda čerpána do nadřazených nádob a rozváděna do spodních podlaží. Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Vyacheslave Ozerove, jak jsem předpokládal, pokusíte se otázku odvrátit. Ať se vám daří!
A souhlasím s vámi – “kluci”, neměli jste ve škole učit fyziku špatně. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Valery Satokin, „V roce 1648 Blaise Pascal demonstroval hydrostatický paradox. Vložil úzkou hadičku do uzavřeného sudu naplněného vodou a vyšel na balkón ve druhém patře a nalil do něj hrnek vody. Voda v ní díky malé tloušťce trubky vystoupala do velké výšky a tlak v sudu se zvýšil natolik, že to nevydržely upevnění sudu a praskl.“.

„Pascalův zákon v hydrostatice je následující výrok formulovaný francouzským vědcem Blaise Pascalem: tlak vyvíjený na kapalinu nebo plyn je přenášen do jakéhokoli bodu beze změn ve všech směrech.
Na základě Pascalova zákona fungují různá hydraulická zařízení: brzdové systémy, hydraulické lisy atd.. (Wikipedia)

Prosím o vysvětlení, co to má společného s diskutovaným článkem? No, snad jen při diskusi o provozu čerpadla, které zvedá vodu nahoru. Ale o tom ten článek není! Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Vjačeslave Ozerove, zde je úryvek z práce studenta 7. třídy, a pak mi dovolte odejít. Promiňte, už nemám chuť ani čas pokračovat v tomto nesmyslném rozhovoru, samozřejmě z mého pohledu.

Autor:
Fomichev Michail, 7. třída

Téma: „Vytvoření funkčního modelu městského vodovodu na základě fyzikálních jevů a zákonů“

Účel:
•Vytvořte model zásobování vodou založený na principu komunikujících nádob
•Ověřte účinek Pascalova zákona na příkladu vytvořeného modelu vodovodního systému v laboratorních podmínkách
•Nastudujte si princip komunikace nádob na příkladu vodovodního systému.

Průběh:
1. K dokončení této práce jsme s přáteli postavili model městského vodovodu, jehož hlavní části jsou:
•Velkoobjemový kontejner zvednutý do výšky (analogicky jako u vodárenské věže)
•Systém skleněných trubic spojených ohebnými hadicemi (analogicky k rozsáhlé síti městských vodovodních trubek)
•Laboratorní kohoutek napojený na systém hadiček s flexibilní hadicí (analogicky jako u dávkovačů vody a kohoutků v bytech spotřebitelů)
• Pipeta nainstalovaná přes širokou misku (analogicky k městské fontáně)

2. Princip fungování modelu je založen na:
•Pascalův zákon: tlak sloupce kapaliny ve „vodárenské věži“ je podle Pascalova zákona přenášen beze změny v jakémkoli směru, což zajišťuje provoz systému „městského vodovodu“: provoz fontán, příjem vody spotřebiteli nejen „spodních“, ale i „horních“ podlaží budov
•Systém komunikujících nádob umožňuje udržovat tlak v celém vodovodním systému.

Po dokončení této práce jsem pokračoval ve studiu mechanických jevů, studoval jsem princip fungování městského vodovodního systému, vytvořil jsem funkční model vodovodního systému a zkušenostmi jsem prokázal, že pohyb vody v městském vodovodním systému se řídí Pascalův zákon a podle principu rovnoměrného tlaku v komunikujících nádobách se dostává do spotřebitelských domácností vlivem tlaku vytvořeného ve vodárenské věži. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět

Vyacheslav Ozerov Professional 25. února 2015 v 20:09 Nahlásit moderátorovi

Valery Satokin, obecně pohyb tekutiny, vč. a “pohyb vody„(viz závěr) popisuje Eulerova rovnice, která je po něm pojmenována. L. Euler získal tuto rovnici v roce 1752 (publikováno v roce 1757).
Věřím, že Michail Fomichev, žák 7. třídy, to možná neví, ale měli byste to vědět!

A B. Pascal. formuloval zákon o převodu
vnější tlak kapalinou v roce 1653. Pascalův zákon dodnes slouží jako základ pro konstrukci hydraulických strojů (hydraulické výtahy, lisy, brzdy atd.), které pracují jak na zemi, tak ve vesmíru, bez gravitace. Hodnocení článku: 4 0 Odpovědět

Vjačeslave Ozerove, omlouvám se za návrat. Nemohl jsem odolat. Eulerova rovnice (také nazývaná rovnice kontinuity, pokud si dobře vzpomínám) popisuje pohyb tekutiny obecně. Vztahuje se k pohybu vody ve vodním zdroji stejným způsobem jako gravitace. Ale Pascalův zákon”kapaliny a plyny přenášejí tlak, který na ně působí, ve všech směrech stejně.” a zákon komunikujících nádob, který na něj neodmyslitelně navazuje, přímo souvisí s vodovodem. K popisu tohoto procesu nemusí žák 7. třídy znát Eulerovu rovnici. Dalo by se dodat, že přesně podle Pascalova zákona voda prochází všemi ohyby vodovodního potrubí bez ztráty tlaku.
Mimochodem ten hydraulický lis atd., který vytrvale zmiňuješ, konstrukčně především komunikuje nádoby různých průřezů.
Ještě jednou se omlouvám, skládám svou poslední poklonu. Hodnocení článku: 5 0 Odpovědět