Castelul de apă a asigurat presiunea apei la robinete timp de secole. Ele se folosesc în continuare cu precădere în mediul rural. În mediul urban ele au dispărut din peisaj, fiind înlocuite cu hidrofoare sau cu o stație de pompare. Odată cu încercarea de a capta şi înmagazina energia solară sau regenerabilă în general, ele par să revină la modă, cel puțin în mediul rural. Ideea de a cocoța apa sus în castelul de apă când ai soarele alimentează panourile solare este o formă de a evita alte forme mai scumpe de înmagazinare a energiei solare.
Un castel de apă poate avea și dimensiuni mici. Nu este necesat să construiți genul de structuri pe care le mai vedem prin unele orașe. Acelea erau făcute să servească mii de gospodării sau chiar zeci de mii. Însă el trebuie poziționat și dimensionat corect pentru a putea să asigure o presiune suficientă a apei la robinet. Aceeași apă se poate utiliza și pentru irigat, încă acolo presiunea este mai puțin importantă.
Ce este un castel de apă?
Un castel de apă obișnuia să fie o structură solidă din cărămidă sau beton armat în unele cazuri chiar şi din lemn, care oferă unei gospodării apă curentă la robinet. În ziua de azi, astfel de structuri se construiesc aproape exclusiv din oțel. Practic turnul de apă este un loc unde putem cocoţa apa, iar de acolo ea va cădea în gravitație spre robinetul casei. Condiția principală este ca robinetul să nu se afle la o înălțime mai mare sau egală față de nivelul apei din castelul de apă. Castelului de apă i se mai spune şi turn de apă, iar eu mă voi folosi de ambele variante în acest text.
De regulă, structura este amplasată pe un deal pentru o diferenţă de înălţime tot mai mare faţă de robinetele consumatorilor. Nu am aflat încă care este procedura legală pentru construcția unei astfel de structuri având în vedere că este una relativ înaltă. Cu cât turnul de apă este mai înalt cu atât presiunea la robinet este mai mare. Ne interesează o diferență de nivel tot mai mare între nivelul apei din castel și cel mai înalt robinet din locuință sau gospodărie. Când nivelul apei din bazin este aproape egală cu cea a robinetului avem situații în care abia picură apa la robinet.
Cât de înalt trebuie să fie un castel de apă pentru o presiune suficientă la robinet?
Pentru cei care doresc să construiască un castel de apă, sunt câteva opțiuni. Putem construi unul în adevăratul sens al cuvântului sau un fel de butoi amplasat pe casă. Am să ofer niște informații de calcul pentru a determina necesitățile tehnice şi materiale. Sper ca exercițiul de mai jos să vă ajute să determinați poziționarea corectă la înălțime. Pentru a determina căderea apei, adică iuțeala cu care apa din castelul va curge în chiuvetă, avem următorul calcul:
P=ρ x g x h
, adică presiunea este egală ρ (ro) – densitatea ape, înmulțit cu g ( g mic ) care este accelerația gravitațională înmulțit cu h, care este înălțimea dintre punctul de injecție a apei din rezervor şi punctul de ejecţie a apei la robinet. Densitatea apei potabile este de aproximativ 1000 litri/metru cub. Accelerația gravitațională este o constantă cu valoarea de 9,8 ㎨ (metru pe secundă la pătrat). Să spunem că avem un turn de apă cu înalţimea orificiului de scurgere al apei de 10 metri faţă de sol. Dorim să calculăm presiunea la etajul 1 a unei case cu etaj, la duşul care este amplasat la înălţimea de 4 metri faţă de sol.
P=1000 kg/mc x 9,8 ㎨ x 6m = 49 kPa = 0.588 Bar
, adică o presiune de aproximativ 4 ori mai mică decât cea de la robinet în oraş. În calcul am presupus că şi casa şi turnul de apă stau la același nivel pe sol, şi nu că unul ar fi pe un deal şi altul într-o vale. Cu siguranţă trebuie avut grijă la distanţa între casă şi structură, este nevoie să calculezi o distanţă de o lungime şi jumătate a turnului. Astfel păstrăm o distanţă de siguranţă între casă şi turnul de apă în cazul în care are loc un accident și turnul se răstoarnă dintr-un anumit motiv.
Castelul de apă în context modern şi ecologic
Se încearcă activ, înmagazinarea energiei solare prin bancuri de baterii cu acid, prin stocarea apei calde în recipiente şi prin reducerea consumului pe timp de noapte în favoarea consumului pe timp de zi. O altă metodă de a înmagazina energia de la soare, este urcarea apei în castelul de apă pe timp de zi când panourile fotovoltaice primesc întreaga putere instalată. În cazul utilizării unui hidrofor, nu putem controla momentul în care pompa va porni. Pompa poate face asta în timpul nopţii golind rapid bancul de baterii.
Există metode electronice care limitează pornirea pompei între nişte ore. Însă sistemul nu poate funcţiona constant pe timp de iarnă când poate producţia de energie este semnificativ afectată de zăpadă sau lumină solară foarte slabă. Motivul pentru care spun asta este că întreaga capacitatea a vasului de expansiune al unui hidrofor este cu mult mai mică comparativ cu volumul stocat în vasul castelului de apă. În cazul în care avem o zi însorită, putem pompa destulă apă în rezervor pentru următoarele luni.
Construcția unui castel de apă presupune niște costuri inițiale semnificative. Însă cu siguranță o să reprezinte o soluție destul de atractivă când o să vedeți prețurile la bancurile de baterii. În plus de asta, structura castelului de apă poate fi utilizată și în alte scopuri. Am vorbit despre asta într-un subpunct un pic mai jos. Am avut conversații interesante cu constructori și arhitecți care au considerat un pic ridicolă ideea de a ne mai întoarce la castelul de apă. Însă eu rămân ferm convins că este o ideea bună și economică, mai ales pentru mediul rural și pentru pentru țara noastră.
Calitatea apei într-un castel de apă
Apa care are expunere la soare, este purificată într-un mod foarte eficient pentru că radiația solară omoară 99.99% din bacterii. Restul de 0.01% nu ajung să ne dăuneze sănătății. Deci tot ce trebuie să faceți pentru a purifica apa din punct de vedere organic este să o expuneți destul timp la soare. Din punct de vedere anorganic, va fi nevoie de un filtru. Propunerea mea este să urcați apa în rezervorul castelului, utilizând apa provenind dintr-un foraj sau o fântână. În cazul castelului de apă deschis, acest lucru se întâmplă.
Cât timp se foloseau castele de apă, clorul şi alte chimicale nu prea erau necesare, apa rămânând curată şi sănătoasă. Purificarea apei de care vorbesc se referă la bacterii, şi nu la sutele de chimicale toxice pe care le găsiţi în unele râuri sau rezervoare de apă. Aceste substanțe toxice nu pot fi scoase afară de către soare, cel mult poate evapora unele din ele. Radiația cu raze ultraviolete este cea care omoară bacteriile şi se pot utiliza în aceeași măsură şi sisteme artificiale de generare ale razelor ultraviolete.
Confecționarea unui rezervor din inox alimentar reprezintă cea mai bună idee. Desigur prețul structurii va urca destul de mult, dar nu mai mult de 3.000-5.000 de euro. Adică devine scump, dar nu enorm de scump. Cam cât o mașină la mâna a doua. Cert este că o să enunț un proiect pe viitor pentru că am planuri să construiesc un astfel de rezervor din inox și să-l susțin cu o structură din oțel carbon, sudată și galvanizată. O să vorbim acolo și despre diferitele tipuri de inox alimentar utilizat pentru țevi și recipiente care păstrează o calitate bună a apei potabile.
Alte utilităţi ale turnurilor de apă
Turnul de apă poate avea multe alte aplicaţii, inclusiv unele rezidențiale sau agriculturale. Pe astfel de structuri se pot monta cu succes echipamente de telecomunicaţii, instrumente de măsurare a vremii, dar şi camere de supraveghere video. Unele structuri care au fost scoase din circuitul utilitar, sunt folosite pe post de locuinţă. În unele cazuri, castelelor de apă din beton armat au fost transformate în turnuri de telecomunicaţii. Datorită structurii etanşe şi rezistente, ele pot fi echipate cu echipamente de calcul. Sunt destul de rezistente pentru a suporta astfel de încărcări.
Un turn de apă trebuie protejat împotriva fulgerelor prin instalarea unui paratrăznet. Aceste structuri înalte servesc uneori ca protecţie la paratraznet pentru un grup de clădiri mai mici decât turnul. Astfel de situaţii se regăsesc la gospodării şi ferme de dimensiuni mai mari. Poți avea un castel de apă, funcțional sau nefuncționat care oferă protecție împotriva fulgerelor pentru toate structurile din gospodărie. Pe aceeași structură poți monta puncte de access WI-FI pentru un acces mult mai bun sau antele orientate punct la punct.