DE3902113C2 - Wassererwärmer zur thermischen Abtötung von Legionellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wassererwärmer, der für die periodische Aufheizung des gesamten Speicherinhaltes geeignet ist, um Legionellen abzutöten bzw. deren An­ zahl dauernd auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten.

Legionellen sind Bakterien, die im Wasser bei Tempe­ raturen zwischen 31-42°C ihr Wachstumsoptimum haben, ab 50°C verringert sich ihre Zahl, um dann bei Temperaturen über 60°C schnell abzusterben. Die Infek­ tion des Menschen erfolgt ausschließlich über die Atemwege durch Einatmen von legionellen-haltigen Aerosolen (z. B. Duschbäder). Erscheinungsformen der Krankheit sind Legionärskrankheit (fiebrige Pneumonie) und Pontiac- Fieber, die epidemisch auftreten können. Begünstigt durch Energieeinsparungsverordnungen wurde das Niveau von Brauchwassertemperaturen zu sanitären Zwecken in den letzten Jahren allgemein abgesenkt. Dadurch werden thermische Randbedingungen zum Wachstum von Microorga­ nismen in Wasserspeicher verbessert. Gegenmaßnahmen in Form von chemischer Einwirkung, z. B. Stoßchlorierung, scheiden für Trinkwassersysteme aus.

Um das Wachstum und die Ausbreitung der Microorganismen zu verhindern, sind Verfahren und Einrichtungen ver­ schiedenster Art bekannt geworden, um Brauchwasser keimfrei zu halten.

Aus der DE 38 36 523 A1 ist ein solches Verfahren und die Einrichtung dazu gezeigt, wobei hier der Speicher­ inhalt periodisch auf Temperaturen über 70°C aufge­ heizt wird, um die Keime abzutöten. Um eine gute Durch­ mischung und eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen, wird hier eine Umwälzpumpe eingesetzt.

Die Patentschrift DE 58 829 C zeigt eine Entkeimvor­ richtung, bei der das Wasser in einem Druckkessel auf 120°C aufgeheizt wird, so daß Keimfreiheit garantiert wird.

Die DE 3 40 943-C beschreibt einen Trinkwasserbereiter, bei dem das Wasser bis nahe an die Siedetemperatur aufgeheizt wird und somit von Keimen befreit wird und zur Abkühlung auf Trinktemperatur durch einen Kühler geführt wird, der als Wärmetauscher wirkt und das einfließende kalte Wasser vorheizt.

Die Patentschrift DE 35 25 990 C2 zeigt einen Brauch­ wassererwärmer, bei dem sichergestellt ist, daß im oberen Bereich des Speicherkessels, also in dem Bereich in dem das Brauchwasser entnommen wird, eine Tempe­ ratur von 80°C herrscht, so daß in diesem Bereich das Wasser weitgehend keimfrei ist.

Eine weitere Form eines Wassererwärmers zeigt die US-A-2 633 108 wobei hier das den Wassererhitzer durchfließende Wasser auf etwa 180° Fahrenheit (82°C) aufgeheizt wird.

Das Dokument EP 0 270 993 A2 zeigt einen Brauch­ wassererwärmer und ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verhinderung des Erhalts und der Vermehrung von schädlichen Keimen, bei dem verschiedene Maßnahmen getroffen sind eine gleichmäßige Temperaturver­ teilung des erwärmten Wassers im Speicher zu gewähr­ leisten. Einmal, wie schon oben erwähnt, mittels einer Umwälzpumpe, weiterhin mit einem sogenannten Außenheizer, bei dem die Kesselwandung größtenteils doppelwandig ausgebildet ist, so daß der Kesselinhalt gleichmäßig von allen Seiten beheizt werden kann. Weiterhin ist am Bodenbereich des Kessels eine sogenannte Ausström­ blende vorgesehen, welche das einströmende warme Wasser gleichmäßig im Kessel verteilen soll.

Alle, die oben beschriebenen Verfahren und Einrich­ tungen zur Brauchwassererwärmung weisen eine oder mehrere der nachfolgenden Nachteile auf.

Einmal ist es unsinnig, den gesamten Speicherinhalt auf 100°C oder mehr aufzuheizen, da dies einen enormen Energieeinsatz benötigt. Wird der Speicher­ inhalt zur Energieeinsparung nur periodisch auf etwa 70-80°C aufgeheizt, so ergibt sich der Nachteil, daß durch dieses kurzzeitige Aufheizen eine gleich­ mäßige Durchmischung des Wassers und somit eine gleichmäßige Temperaturverteilung nicht gewähr­ leistet ist. In den sogenannten "Kaltzonen" finden die Bakterien noch immer gute Vermehrungsbedingungen vor. Abhilfe gegen die Ausbildung von "Kaltzonen" schaffen verschiedenartige Einrichtungen durch die der Speicherinhalt durchmischt wird.

Allerdings sind die oben beschriebenen Mischver­ fahren teilweise unzureichend oder mit relativ hohem Aufwand verbunden. Selbst sogenannte Doppelmantel-Wasser­ erwärmer in stehender Ausführung mit beheiztem Boden weisen einen Temperaturunterschied in der Schichtung bis zu 20°C auf. Letzteres ist auf die geringe spezifische Heizflächenbelastung und auf die primäre Zirkulations­ richtung von oben nach unten zurückzuführen.

Andere physikalische Behandlungen zum Abtöten der Keime, wie UV-Bestrahlung, oligodynamische Verfahren haben noch keinen praktischen Stand erreicht oder besitzen andere Nachteile.

Bleibt vorerst die periodische, kurzzeitige Aufhei­ zung von Speichern auf Temperaturen um 70°C.

Die Entkeimung des nachgeschalteten Wasser-Zirkulations­ netzes ist Gegenstand anderer Innovationen.

Alle diese Speicherwasserwärmer sind aufgrund ihrer Konstruktion nicht geeignet, den gesamten Wasserinhalt gleichmäßig auf hohe Tem­ peratur aufzuheizen. Es werden immer bestimmte Zonen nicht oder nicht ausreichend hoch temperiert sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gesamten Speicherinhalt auf eine gleichmäßig hohe Temperatur aufzuheizen. Das gilt auch für den Bodenbereich, besonders für Sedimente, die sich darauf ablagern. Aus Veröffentlichungen ist bekannt, daß die Anzahl der Keime in den Ablagerungen den Faktor 150fach, gegenüber dem darüber befindlichen Wasser erreichen.

Darüber hinaus soll der Boden leicht zu reinigen sein und der Kalt­ wassereintritt während der Reinigung nicht mit Sedimenten vollaufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhaft ist, daß für die Wärme­ übertragung eine spezifisch hochbelastete Spiralrohr-Heizfläche ge­ wählt wurde, die sich - unterbrochen durch die notwendige, großdimen­ sionierte Reinigungsöffnung - auch in den unteren Speicherraum fort­ setzt.

Das restlich verbleibende untere Volumen einschließlich Sedimente wird durch den Doppelboden beheizt.

Entgegen der üblichen Strömungsrichtung des Heizmediums wird die Führung von unten nach oben gewählt.

Der Kaltwasserzulauf erfolgt von hinten, die Bodenmulde wird ohne Anschluß ausgeführt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Wasserinhalt des Speichers völlig gleichmäßig (Tem­ peraturgradient zwischen unterem und oberen Boden 1,4-2°C) aufge­ heizt wird.

Eine konstante Bodentemperatur über die Fläche wird durch die keil­ förmige Verteilkammer (7) erreicht. Der Vorlauf-Wasserstrom muß einen Hohlraum (6) passieren, der durch den Behälterboden (5) und Doppel­ boden (4) gebildet wird. Der sich bildende Durchflußwiderstand ver­ hindert den direkten Durchlauf zum Anschluß (9) und begünstigt eine radiale Verteilung im Hohlraum (6) (siehe Abb. 2).

Durch die Umkehrung der Flußrichtung des Heizmittels treten die höchsten Temperaturen in den wärmeabgebenden Flächen des Doppel­ bodens auf.

Bei abgelagerten Sedimenten steigt die Temperatur in den Abla­ gerungen überproportional an. Die gegenüber Wasser schlechtere Wärmeleitfähigkeit vermindert den Wärmeaustausch mit dem darüber­ liegenden Wasser, bis durch erhöhte Sedimenttemperatur ein Aus­ gleich erfolgt.

Der erzielte Vorteil sind höchste Temperaturen in legionellen­ bevölkerten Ablagerungen.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird näher beschrieben.

Es zeigen Abb. 1 den Wassererwärmer in Seitenansicht

Abb. 2 die Details im Bodenbereich.

Erkennbar die Dreiteilung der Heizfläche.

Die höchsten Temperaturen werden in der Boden-Heizfläche abge­ geben, die sich aus Behälterboden (5) und Doppelboden (4) bildet. Durch den Vorlauf (10) strömt Heizwasser in die Verteilkammer (7), wird keilförmig verteilt (Abb. 2) und setzt den Weg radial im Hohl­ raum (6) fort.

Dabei wird der gesamte untere Boden beheizt. Die Sammelkammer (8) faßt die Teilströme zusammen und versorgt über den Anschluß (9) die untere Rohrheizfläche (3) bzw. Rohrheizfläche (2).

Bewußt wurde der Kaltwasserzulauf nicht im unteren Bodenbereich ange­ ordnet, um eine Verschmutzung des Stutzens während der Reinigung zu verhindern. Die Bodenmulde ist völlig glatt, der Zugang durch die Reinigungsöffnung problemlos.

Bestandteil des Wassererwärmers zur Abtötung von Legionellen ist eine Steuerung, die in Abständen von 2-4 Tagen (nicht über 6 Tage) eine Aufheizung des Speichers auf 70°C vollzieht.

Durch eine Zeitschaltuhr wird ein zweiter Thermostat eingeschaltet, der den Normalthermostat überlagert.

Eine Alarmüberwachung kontrolliert die ordnungsgemäße Aufheizung zum eingestellten Zeitpunkt.

Claims (4)

1. Wassererwärmer zur thermischen Abtötung von Legionellen, wobei ein Doppelboden vorgesehen ist, bei dem der Be­ hälterboden (5) als Wärmeübertragungsfläche wirkt und von dem aus spiralförmige, konzentrische Rohrheizflächen nach oben durch den Speicherbehälter geführt werden, wobei die Wärmeübertragungsflächen von unten nach oben beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelboden (4) zwei Ausprägungen aufweist, die als Verteilerkammer (7) und Sammelkammer (8) ausgestaltet sind, wobei in die Verteilerkammer (7) einerseits waagerecht der Vorlauf (10) mündet, andererseits ein verengter Spalt durch Doppelboden (4) und Behälterboden (5) gebildet wird und daß in die Sammelkammer (8) einerseits ein verengter Spalt, gebildet aus Doppelboden (4) und Behälterboden (5), mündet und andererseits senkrecht nach oben der Anschluß (9) der Rohrheizfläche (3) abgeht.

2. Verfahren zum Betrieb eines Wassererwärmers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der keilförmig ausgebildeten Verteilerkammer (7) das in den Doppelboden (4) einströmende Wasser über den verengten Spalt keilförmig verteilt wird und im weiteren radial im Hohlraum (6) strömt, und daß die Sammelkammer (8) die im Hohlraum (6) strömenden Teilströme zusammen­ faßt und über den Anschluß (9) über die Rohrheizflächen (3, 2) weiterleitet.

3. Verfahren zum Betrieb eines Wassererwärmers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen periodischen Aufheizung eine externe Steuerung verwendet wird, die mittels Zeitschaltuhr und Hochtemperatur­ thermostaten sowie integriertem Alarmmelder die Abtötung der Keime sicherstellt.

4. Verfahren zum Betrieb eines Wassererwärmers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend vom Doppelboden über die aufsteigenden spiral­ förmigen konzentrischen Rohrheizflächen (3, 2) der ge­ samte Speicherinhalt (1) periodisch auf Temperaturen von 70°C aufgeheizt wird.