Сергиев Посад - маленький город, стоит лишь немножко отъехать от центра, как кирпичные многоквартирные дома заканчиваются и начинается деревенский ландшафт с маленькими деревянными "избушками", многие действительно очень старые, чуть ли не довоенные.

И повсюду, буквально через каждые 2 дома, стоят водяные (водоразборные) колонки.

(изображение не мое, и не из Сергиев Посада, стырено отсюда)

Казалось бы, совершенно незамысловатая конструкция, нажимаешь рычаг - льется вода, тут и говорить не о чем, обычный кран, если бы не одна вещь: эти колонки работают круглый год, в том числе в лютые морозы!

Бывает, конечно, что она откажет, ничто не может работать вечно, к тому же могут быть нарушены условия эксплуатации, но все-таки подавляющее большинство этих "агрегатов" переживает зиму без проблем, по техническим условиям они должны нормально работать и при -45.

Первое, что приходит в голову - электроподогрев труб, выходящих из-под земли, и вся недолга. Да, это пару сотен ватт сожрет на каждую колонку, а если электричество хоть на день пропадет, всем колонкам сразу придут кранты, но разве ж есть альтернатива? Или может быть, там непрерывно циркулирует вода, что не дает ей замерзнуть?

Ничего подобного - этим колонкам не нужно ни электричество, ни циркуляция воды, а все благодаря хитроумной конструкции. Сейчас расскажу, как они работают, почему подают воду не сразу и как их правильно использовать зимой - есть там одна подковыка, для деревенских это самоочевидно, а вот "городским" надо объяснить)




Соображение номер раз: клапан, который открывается, чтобы подавать воду, находится не на поверхности, а у самого основания колонки, ниже уровня промерзания грунта. Там же идет магистраль, и она тоже замерзнуть не может.

Предположим, что у нас трубка, ведущая наверх, вообще не заполнена водой. Пусть она остынет до -20, ничего страшного, когда мы повернем рычаг, внизу откроется клапан и вода устремится наружу.

Но когда мы отпустим рычаг, в трубе останется вода и замерзнет - этого допустить никак нельзя, от воды надо избавиться!

Еще раз взглянем на чертеж. Есть наружняя труба 1 - корпус колонки. Внутри нее проходит достаточно тонкая трубка 2 - именно по ней поступает вода. Наружняя же труба сообщается с воздухом. Внизу, сразу после клапана 9, стоит эжектор - вода выходит из небольшого сопла 7, которое по сути преобразует потенциальную энергию воды под давлением в кинетическую энергию струи. Тут скорости отнюдь не сверхзвуковые, поэтому сопло сужающееся. По закону Бернулли (p₀+&pho;v²/2+&pho;gh=const) выходит, что в струе давление будет пониженным, оно станет даже меньше атмосферного, по сути создастся разрежение.

Поэтому, если сразу после сопла мы сделаем небольшой зазор, вода не будет хлестать наружу, наоборот, воздух или вода будут засасываться вовнутрь. Ничего особенного в сущности, так же работает пульверизатор. Сразу после сопла и небольшого зазора идет расширение 5 - оно в каком-то роде производит обратную операцию, кинетическая энергия воды снова превращается в потенциальную (давление воды), которой хватает, чтобы потихоньку проталкивать вверх водяной столб.

Мы поворачиваем рычаг 4, открывается клапан, и вода через эжектор начинает поступать наверх. При этом может засасываться немного воздуха через зазор, но погоды он не делает. Вода течет наружу, мы набираем ведро и отпускаем рычаг.

Вода, которая осталась в вертикальной трубе, через зазор в эжекторе начинает заполнять корпус колонки, стекая вниз. Места там много, вся вода может уместиться ниже уровня промерзания - там она и будет оставаться до следующего раза. Когда же снова понадобится вода и кто-нибудь нажмет рычаг, эжектор начнет высасывать эту скопившуюся воду и за пару минут должен высосать ее досуха. Место освободится и воде будет куда стечь и в этот раз.

Заковыка в том и заключается, что эжектору надо давать поработать минуту-другую, нельзя включать колонку на несколько секунд и уходить, тогда корпус будет заполняться все выше и выше и где-то обязательно образуется ледяная пробка, а может быть даже лопнет труба, они традиционно железные.

Подробнее можно прочитать, например, здесь.