برج آب یک سازه مرتفع [1] است که از یک مخزن آب در ارتفاعی ساخته شده است که برای تحت فشار قرار دادن سیستم توزیع آب آشامیدنی و تامین ذخیره اضطراری برای حفاظت در برابر آتش ساخته شده است. [2] برجهای آب اغلب همراه با مخازن زیرزمینی یا سطحی کار میکنند که آب تصفیهشده را در نزدیکی محل مورد استفاده ذخیره میکنند. [3] انواع دیگر برجهای آب ممکن است فقط آب خام (غیر آشامیدنی) را برای حفاظت در برابر آتش یا اهداف صنعتی ذخیره کنند و لزوماً ممکن است به منبع آب عمومی متصل نباشند.
برج های آب حتی در زمان قطع برق نیز قادر به تامین آب هستند ، زیرا بر فشار هیدرواستاتیک تولید شده در اثر بالا رفتن آب (به دلیل جاذبه زمین ) برای فشار دادن آب به سیستم های توزیع آب خانگی و صنعتی متکی هستند . با این حال، آنها نمی توانند آب را برای مدت طولانی بدون برق تامین کنند، زیرا معمولاً برای پر کردن مجدد برج به یک پمپ نیاز است. یک برج آب همچنین به عنوان یک مخزن برای کمک به نیازهای آب در زمان اوج استفاده عمل می کند. سطح آب در برج معمولاً در ساعات اوج استفاده از روز کاهش می یابد و سپس یک پمپ در طول شب آن را دوباره پر می کند. این فرآیند همچنین از یخ زدن آب در هوای سرد جلوگیری می کند، زیرا برج دائما در حال تخلیه و پر شدن است. [4]
اگرچه استفاده از مخازن ذخیره آب مرتفع از زمان های قدیم به اشکال مختلف وجود داشته است، استفاده مدرن از برج های آب برای سیستم های آب عمومی تحت فشار در اواسط قرن 19 توسعه یافت، زیرا پمپاژ بخار رایج تر شد و لوله های بهتری که می توانستند کار کنند . فشارهای بالاتری ایجاد شد. در بریتانیا، لولههای ایستاده شامل لولههای N شکل بلند، در معرض، [ نیازمند منبع ] بودند که برای کاهش فشار و ایجاد ارتفاع ثابت برای موتورهای پمپاژ بخار که تمایل به تولید جریان پالسی دارند، در حالی که توزیع آب تحت فشار را داشتند، استفاده میشد. سیستم نیاز به فشار ثابت دارد. Standpipe ها همچنین مکان ثابت مناسبی را برای اندازه گیری نرخ جریان فراهم کردند. طراحان معمولاً لوله های بالابر را در بنایی تزئینی یا سازه های چوبی محصور می کردند. در اواخر قرن نوزدهم، استندپایپها رشد کردند و شامل مخازن ذخیرهسازی شدند تا نیازهای روزافزون شهرهای در حال رشد را برآورده کنند. [2]
بسیاری از برج های آبی اولیه در حال حاضر از نظر تاریخی مهم در نظر گرفته می شوند و در فهرست های مختلف میراث در سراسر جهان گنجانده شده اند . برخی از آنها به آپارتمان یا پنت هاوس اختصاصی تبدیل شده اند . [1] در مناطق خاصی، مانند شهر نیویورک در ایالات متحده، برج های آب کوچکتر برای ساختمان های جداگانه ساخته می شوند. در کالیفرنیا و برخی ایالتهای دیگر، برجهای آب خانگی محصور در کنارهها ( مخزنخانهها ) زمانی (دهه 1850 تا 1930) برای تامین خانههای فردی ساخته شدند. آسیابهای بادی آب را از چاههای حفر شده به داخل مخزن در نیویورک پمپ میکردند.
برج های آب برای تامین ایستگاه های آب برای لوکوموتیوهای بخار در خطوط راه آهن استفاده می شد. [5] لوکوموتیوهای بخار اولیه نیاز به توقف آب در هر 7 تا 10 مایل (11 تا 16 کیلومتر) داشتند.
برای ساخت یک برج آب معمولی می توان از مواد مختلفی استفاده کرد. فولاد و بتن مسلح یا پیش تنیده اغلب مورد استفاده قرار می گیرند (با چوب، فایبرگلاس یا آجر نیز استفاده می شود) که دارای یک پوشش داخلی برای محافظت از آب در برابر هر گونه تأثیر مواد پوشش است. مخزن در برج ممکن است کروی ، استوانه ای یا بیضی شکل با حداقل ارتفاع تقریباً 6 متر (20 فوت) و حداقل 4 متر (13 فوت) قطر باشد. [ نیازمند منبع ] یک برج آب استاندارد معمولاً ارتفاعی در حدود 40 متر (130 فوت) دارد.
فشار از طریق فشار هیدرواستاتیک ارتفاع آب رخ می دهد. به ازای هر 102 میلی متر (4.016 اینچ) ارتفاع، 1 کیلو پاسکال (0.145 psi ) فشار ایجاد می کند. ارتفاع 30 متری (98.43 فوت) تقریباً 300 کیلو پاسکال (43.511 psi) تولید می کند که فشار کافی برای کارکردن و تامین بیشتر فشار آب خانگی و نیازهای سیستم توزیع است.
ارتفاع برج فشار سیستم آبرسانی را تامین می کند و ممکن است با پمپ تکمیل شود . حجم مخزن و قطر لوله کشی سرعت جریان را تامین و حفظ می کند. با این حال، تکیه بر پمپ برای تامین فشار گران است. برای پاسخگویی به تقاضای متغیر، پمپ باید اندازه ای داشته باشد تا حداکثر نیازها را برآورده کند. در دورههای کم تقاضا، پمپهای جوکی برای رفع این نیازهای جریان آب کمتر استفاده میشوند. برج آب نیاز به مصرف الکتریکی پمپ های دوچرخه سواری را کاهش می دهد و در نتیجه نیاز به یک سیستم کنترل پمپ گران قیمت را کاهش می دهد، زیرا این سیستم باید به اندازه کافی اندازه باشد تا فشار یکسانی را در دبی های بالا بدهد.
هنگام اطفاء حریق به حجم و دبی بسیار بالا نیاز است. با وجود برج آب، پمپ ها را می توان برای تقاضای متوسط، نه اوج تقاضا، اندازه گرفت. برج آب می تواند فشار آب را در طول روز تامین کند و پمپ ها زمانی که نیاز کمتر باشد، برج آب را دوباره پر می کنند.
استفاده از شبکههای حسگر بیسیم برای نظارت بر سطح آب در داخل برج به شهرداریها این امکان را میدهد تا به طور خودکار پمپها را بدون نصب و نگهداری کابلهای داده گران قیمت نظارت و کنترل کنند.
تصویر مجاور سه رویکرد معماری برای گنجاندن این مخازن در طراحی یک ساختمان را نشان می دهد، یکی در خیابان 57 شرقی در شهر نیویورک. از چپ به راست، یک سازه آجری کاملاً محصور و تزئین شده، یک ساختار آجری بدون سقف ساده و بدون تزئین که بیشتر مخزن را پنهان می کند، اما بالای مخزن را آشکار می کند، و یک ساختار ساده سودمند که هیچ تلاشی برای پنهان کردن مخازن یا ترکیب کردن آنها نمی کند. در طراحی ساختمان
قدمت این فناوری حداقل به قرن نوزدهم برمیگردد و برای مدت طولانی شهر نیویورک نیاز داشت که تمام ساختمانهای بالاتر از شش طبقه مجهز به یک برج آب روی پشت بام باشند. [6] دو شرکت در نیویورک برجهای آبی میسازند که هر دو کسبوکار خانوادگی هستند که از قرن نوزدهم فعالیت میکنند. [6]
سازندگان اصلی برجهای آب، بشکهسازانی بودند که با افزایش ارتفاع ساختمانهای شهر، صنعت خود را برای رفع نیازهای مدرن گسترش دادند. حتی امروزه از هیچ درزگیر برای نگه داشتن آب استفاده نمی شود. دیوارهای چوبی برج آب با کابل ها یا تسمه های فولادی به هم متصل می شوند، اما در اولین پر شدن آب از شکاف ها نشت می کند. همانطور که آب چوب را اشباع می کند، متورم می شود، شکاف ها بسته می شوند و غیر قابل نفوذ می شوند. [7] برجهای آبی روی پشت بام 250000 تا 50000 لیتر (55000 تا 11000 میلیون گرم، 66000 تا 13000 گال آمریکا) آب ذخیره میکنند تا زمانی که در ساختمان زیر مورد نیاز باشد. قسمت بالایی آب برای استفاده روزمره از بالای آن جدا می شود در حالی که آب در پایین برج برای مبارزه با آتش ذخیره می شود. هنگامی که آب به زیر سطح معینی میرسد، یک سوئیچ فشار، سوئیچ سطح یا شیر شناور یک پمپ را فعال میکند یا یک خط آب عمومی را برای پر کردن مجدد برج آب باز میکند. [7]
معماران و سازندگان رویکردهای مختلفی را برای گنجاندن برج های آبی در طراحی ساختمان های خود در نظر گرفته اند. در بسیاری از ساختمانهای تجاری بزرگ، برجهای آب به طور کامل در پشت نمای ساختمان پنهان شدهاند. به دلایل زیبایی، ساختمانهای آپارتمانی اغلب مخازن خود را در سازههای پشت بام محصور میکنند، یا جعبههای ساده بدون تزئینات پشت بام، یا سازههایی با تزئینات تزئین شده برای افزایش جذابیت بصری ساختمان. با این حال، بسیاری از ساختمانها برجهای آب خود را در نمای ساده بالای سازههای چارچوب سودمند رها میکنند. [ نیازمند منبع ]
برج های آب در هند رایج هستند ، جایی که برق در اکثر نقاط آن نامنظم است. [ نیازمند منبع ]
اگر پمپ ها از کار بیفتند (مثلاً در هنگام قطع برق)، فشار آب از بین می رود و باعث نگرانی های بالقوه سلامت عمومی می شود. در بسیاری از ایالت های ایالات متحده، اگر فشار آب به کمتر از 20 پوند بر اینچ مربع (140 کیلو پاسکال) رسید، " توصیه آب جوش " صادر شود. [ نیازمند منبع ] این توصیه فرض میکند که فشار کمتر ممکن است به پاتوژنها اجازه ورود به سیستم را بدهد. [ نیازمند منبع ]
برخی از آنها برای خدمت به اهداف مدرن تبدیل شده اند، به عنوان مثال، Wieża Ciśnień ( برج آب Wrocław ) در Wrocław ، لهستان که امروزه یک مجموعه رستوران است. برخی دیگر به کاربری مسکونی تبدیل شده اند. [8]
از نظر تاریخی، راهآهنهایی که از لوکوموتیوهای بخار استفاده میکردند به وسیلهای برای پر کردن مناقصه لوکوموتیو نیاز داشتند. برج های آب در امتداد راه آهن رایج بود. مناقصه ها معمولاً توسط جرثقیل های آبی ، که توسط یک برج آب تغذیه می شدند، تکمیل می شدند. [ نیازمند منبع ]
برخی از برجهای آبی نیز بهعنوان برجهای مشاهده استفاده میشوند، و برخی از رستورانها مانند Goldbergturm در Sindelfingen ، آلمان، یا برج دوم از سه برج کویت ، در ایالت کویت . همچنین استفاده از دکل های آب به عنوان مکان مکانیزم های انتقال در محدوده UHF با توان کم معمول است، به عنوان مثال برای سرویس پخش بسته روستایی، رادیو آماتور یا خدمات تلفن همراه . [ نیازمند منبع ]
در مناطق تپه ای، توپوگرافی محلی را می توان جایگزین سازه هایی برای بالا بردن مخازن کرد. این مخازن اغلب چیزی جز آب انبارهای بتنی نیستند که در کنارههای تپهها یا کوههای محلی قرار گرفتهاند، اما عملکردی مشابه برجهای آب سنتی دارند. در صورت تمایل می توان بالای این مخازن را محوطه سازی کرد و یا از آن به عنوان فضای پارک استفاده کرد. [ نیازمند منبع ]
شرکت پل و آهن شیکاگو بسیاری از کره های آبی و کروی های موجود در ایالات متحده را ساخته است. [9] وب سایت World's Tallest Water Sphere تمایز بین کره آب و کروی آب را به این ترتیب شرح می دهد:
کره آب نوعی برج آبی است که در بالای ستون خود کره بزرگی دارد. این کره شبیه یک توپ گلف است که روی یک سه راهی یا یک آبنبات چوبی گرد نشسته است. مقطع یک کره در هر جهت (شرق-غرب، شمال-جنوب یا بالا-پایین) یک دایره کامل است. یک کروی آبی شبیه یک کره آب است، اما قسمت بالایی آن پهن تر از بلندی آن است. کروی شبیه یک بالش گرد است که تا حدودی صاف شده است. مقطع کروی در دو جهت (شرق-غرب یا شمال-جنوب) بیضی است، اما فقط در یک جهت (بالا به پایین) دایره کامل است. هم کره ها و هم کروی ها بیضی های خاص هستند: کره ها در 3 جهت تقارن دارند، کروی ها در 2 جهت تقارن دارند. بیضی های اسکالن دارای 3 محور طول نابرابر و سه مقطع نابرابر هستند. [10]
Union Watersphere یک برج آبی است که در بالای آن یک مخزن آب کروی شکل در یونیون، نیوجرسی ، [11] قرار دارد و به عنوان بلندترین کره آبی جهان شناخته می شود .
یک مقاله استار لجر [12] پیشنهاد کرد که یک برج آبی در اروین، کارولینای شمالی که در اوایل سال 2012 تکمیل شد، با ارتفاع 219.75 فوت (66.98 متر) و دارای 500000 گالن ایالات متحده (1900 متر مکعب )، [13] به بلندترین کره آب جهان تبدیل شد. با این حال، عکس های برج آبی اروین نشان داد که برج جدید یک کروی آبی است. [14]
برج آب در برامان، اوکلاهاما که توسط ملت Kaw ساخته شد و در سال 2010 تکمیل شد، 220.6 فوت (67.2 متر) ارتفاع دارد و می تواند 350000 گالن آمریکا (1300 متر مکعب ) را در خود جای دهد. [15] کمی بلندتر از اتحادیه آب کره، همچنین یک کروی است. [16]
برج دیگری در اوکلاهاما که در سال 1986 ساخته شد و به عنوان "بزرگترین برج آب در کشور" نامگذاری شد، 218 فوت (66 متر) ارتفاع دارد، می تواند 500000 گالن آمریکا (1900 متر مربع ) را در خود جای دهد و در ادموند واقع شده است . [17] [18]
Earthoid یک مخزن کاملاً کروی است که در ژرمن تاون مریلند واقع شده است و 100 فوت (30 متر) ارتفاع دارد و 2,000,000 گالن آمریکا (7,600 متر مکعب ) آب را در خود جای می دهد. این نام از رنگ آمیزی آن گرفته شده است تا شبیه یک کره جهان باشد. [19] [20] [21] [22]
مخزن توپ گلف شکل برج آب در گونزالس، کالیفرنیا توسط سه پایه لولهای شکل پشتیبانی میشود و ارتفاع آن به حدود 125 فوت (38 متر) میرسد. [23] [24] [25]
واترتورن (یا برج های آبی) در آیندهوون هلند شامل سه مخزن کروی است که هر کدام 10 متر (33 فوت) قطر دارند و می توانند 500 متر مکعب (130000 گال آمریکا) آب را روی سه گلدسته 43.45 متری (142.6 فوت) نگه دارند. در سال 1970 تکمیل شد. [26] [27]
برجهای آبی را میتوان با پوششهای پرآذینی از جمله آجرکاری فانتزی، پردههای بزرگ پوشیده از پیچک احاطه کرد یا به سادگی رنگآمیزی کرد. برخی از برجهای آب شهری نام شهر را با حروف درشت بر روی پشت بام نقاشی میکنند تا کمک ناوبری برای هوانوردان و رانندگان باشد . گاهی اوقات دکوراسیون می تواند طنز باشد. نمونه ای از این برج های آبی هستند که در کنار هم ساخته شده اند که برچسب گرم و سرد دارند . شهرهایی در ایالات متحده که دارای برجهای آب در کنار هم هستند که دارای برچسب گرم و سرد هستند عبارتند از گرنجر، آیووا . کانتون، کانزاس ؛ پرت، کانزاس ، و سنت کلر، میسوری . ایولث، مینه سوتا زمانی دو برج از این قبیل داشت، اما دیگر ندارد. [28]
بسیاری از شهرهای کوچک در ایالات متحده از برج های آبی خود برای تبلیغ گردشگری محلی، تیم های ورزشی دبیرستان محلی خود یا سایر حقایق قابل توجه محلی استفاده می کنند. [29] یک برج آبی "قارچ" در Örebro ، سوئد ساخته شد و تقریباً دو میلیون گالن آب در خود جای داده است. [30]
جایگزین برج های آب پمپ های ساده ای هستند که در بالای لوله های آب نصب می شوند تا فشار آب را افزایش دهند. [39] این رویکرد جدید ساده تر است، اما همچنین بیشتر در معرض خطرات بالقوه سلامت عمومی است. اگر پمپ ها خراب شوند، کاهش فشار آب ممکن است منجر به ورود آلاینده ها به سیستم آب شود. [40] با توجه به خطرات احتمالی، اکثر شرکت های بزرگ آب از این روش استفاده نمی کنند. [ مشکوک - بحث ] [ نیاز به منبع ]
برجهای کویت که شامل دو مخزن آب است و برجهای آبی کویت (برجهای قارچی در شهر کویت .
استند پایپ یک برج آبی است که در تمام ارتفاع خود استوانه ای (یا تقریباً استوانه ای) است، نه یک مخزن مرتفع بر روی تکیه گاه ها با یک لوله باریک تر که به زمین و از زمین منتهی می شود.
در ابتدا بیش از 400 برج آب ایستاده در ایالات متحده وجود داشت، اما امروزه تعداد بسیار کمی باقی مانده است، از جمله: [43] [44]
طراحی و مکان یابی برج آب شبکه
{{cite web}}
: CS1 maint: URL نامناسب ( پیوند ){{cite web}}
: CS1 maint: URL نامناسب ( پیوند ){{cite web}}
: CS1 maint: URL نامناسب ( پیوند ){{cite web}}
: CS1 maint: URL نامناسب ( پیوند ){{cite web}}
: CS1 maint: URL نامناسب ( پیوند )