DE19524079A1 - Verfahren und Schaltung zum Bekämpfen von Legionellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zur Bekämpfung von sich in einem Warmwasserspeicher vermehrenden Legionellen

In der Zeitschrift Sanitär- und Heizungstechnik, 1, 1988, S. 19 und in der Zeitschrift Wärmetechnik 1/1993, S. 6 sind die bei Warmwasserspeichern im Hinblick auf die Legionellenvermehrung entstehenden Probleme beschrieben. Im Kaltwasser vermehren sich Legionellen kaum. Bei Wassertemperaturen von 35°C bis 42°C jedoch, die in Warmwasserspeichern vorzugsweise vorliegen, erfolgt eine erhebliche Vermehrung der Legionellen. Erst ab einer Wassertemperatur von 60°C werden die Legionellen abgetötet.

In der Zeitschrift Sanitär- und Heizungstechnik, 10, 1992, S. 677 bis S. 687 sind Angaben zu kritischen Legionellenkonzentrationen gemacht.

Das Verfahren, das Warmwasser des Speicherbehälters mindestens einmal täglich auf 60°C aufzuheizen, ist mit einem für die eigentlichen Warmwasserbedürfnisse unnötigen Energieeinsatz verbunden. Darüber hinaus werden Anlagen, deren Warmwasserspeicher aus einem Solarapparat oder aus einer Wärmepumpe gespeist werden, dann bauaufwendig, weil der Solarapparat und die Wärmepumpe nicht regelmäßig Temperaturen von 60°C liefert.

Außerdem bilden sich durch häufiges Aufheizen auf 60°C und höher dicke Kalkschichten im Warmwasserspeicher. In diese lagern sich Legionellen bevorzugt ein. Sie können dort wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Kalkschichten nicht sicher abgetötet werden. Es mühte also im Laufe der Zeit ein Aufheizen auf immer höhere Temperaturen erfolgen.

In der EP 334 797 B1 ist im Bodenbereich eines Warmwasserspeichers ein zusätzlicher, mit einem Zeitglied gekoppelter Thermostat vorgesehen. Zur Abtötung von Legionellen erfolgt eine von diesem Thermostaten gesteuerte Beheizung, wenn innerhalb einer bestimmten Zeit keine durch den oberen Thermostaten gesteuerte Beheizung des Warmwasserspeichers erfolgte.

In der DE 38 04 647 C1 wird nach bestimmten Zeitabständen das Brauchwasser, dessen Temperatur im Regelfall auf 50°C begrenzt ist, zwangsweise direkt mit dem heiteren Kesselwasser erwärmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, wobei am Warmwasserspeicher eine legionellenabtötende Maßnahme erst dann eingeleitet wird, wenn sich möglicherweise eine kritische Anzahl von Legionellen im Warmwasserspeicher gebildet hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Temperaturwerte des Speicherwassers über die Zeit integriert werden, daß der jeweilige Integrationswert mit einem eingestellten Grenzwert verglichen wird und daß bei Erreichen des Grenzwerts eine die möglicherweise vorhandenen Legionellen abtötende Einrichtung, wie Beheizung- oder UV-Bestrahlung, eingeschaltet wird.

Es wird bei diesem Verfahren die legionellenabtötende Einrichtung nicht nach festgelegten Zeiten eingeschaltet. Vielmehr erfolgt ein Einschalten erst, wenn der zeitliche Temperaturverlauf im Speicherwasser so war, daß mit erheblichen Vermehrungsraten der Legionellen gerechnet werden muß. Über eine längere Betriebszeit gesehen wird die legionellenabtötende Einrichtung, die einen zusätzlichen Energiebedarf hat, also wesentlich seltener eingeschaltet als beim Stand der Technik. Dennoch ist die notwendige Bekämpfung der Legionellen gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Warmwasserspeicher weniger verkalkt, weil er seltener auf Temperaturen von 60°C und darüber aufgeheizt wird. In den geringeren Verkalkungsschichten können sich Legionellen darüber hinaus weniger einnisten als in dickeren Kalkschichten. Die dünneren Kalkschichten heizen sich eher auf legionellenabtötende Temperaturen auf als dickere Kalkschichten.

Die Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm der Legionellen-Vermehrungsraten in Abhängigkeit von der Temperatur,

Fig. 2 ein Warmwasserspeicher mit einer Schaltung zur Bekämpfung der Legionellen,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungselektronik und

Fig. 4 eine Alternative zu Fig. 2.

Aus dem Diagramm nach Fig. 1 ist ersichtlich, daß sich Legionellen bei Wassertemperaturen zwischen 35°C und 42°C innerhalb von 24 Stunden um den Faktor 10 vermehren. In Kaltwasser unterhalb 15°C und in Warmwasser oberhalb 50°C vermehren sich die Legionellen praktisch nicht mehr. Von 15°C bis 35°C steigen die 24-stündigen Vermehrungsraten an. Von 42°C bis 50°C fallen die 24-stündigen Vermehrungsraten entsprechend ab. Liegt also eine gewisse Zeit lang eine Temperatur zwischen 35°C und 42°C vor, dann vermehren sich vorhandene Legionellen wesentlich stärker, als wenn in der gleichen Zeit nur niedrigere bzw. höhere Temperaturen vorliegen.

Nach Fig. 2 ist ein Warmwasserspeicher (1) mit einem Zulauf (2) und einem Ablauf (3) vorgesehen. Der Warmwasserspeicher (1) kann mit Kaltwasser gespeist sein und als Warmwasserbereiter mit einem Heizkörper, beispielsweise elektrischen Heizkörper oder Wärmetauscher ausgestattet sein. Der Warmwasserspeicher (1) kann auch von Warmwasser, beispielsweise aus einer Solaranlage oder einer Wärmepumpe gespeist sein.

Unten im Warmwasserspeicher (1) ist ein Temperaturfühler (4) vorgesehen, der an eine Auswerteelektronik (5) angeschlossen ist. Mit der Auswerteelektronik (5) können auch über dem Temperaturfühler (4) angeordnete weitere Temperaturfühler (6, 7) angeschlossen sein. Die Auswerteelektronik (5) arbeitet mit einem Zeitgeber (8) und einem Sollwertspeicher (9) zusammen.

Im Warmwasserspeicher (1) ist ein Heizkörper (10), beispielsweise ein elektrischer Heizkörper, angeordnet, der von der Auswerteelektronik (5) schaltbar ist. Die Auswerteelektronik (5) arbeitet beispielsweise mit einem Mikroprozessor. In ihm sind die Legionellen- Vermehrungsraten bei verschiedenen Wassertemperaturen (vgl. Fig. 1) abgelegt.

Die Funktionsweise zum Abtöten von Legionellen ist im wesentlichen folgende:

Die Auswerteelektronik (5) mit über den Temperaturfühler (4) die jeweilige Wassertemperatur und ermittelt daraus die jeweils zugehörige Legionellen-Vermehrungsrate (vgl. Fig. 1). Diese Werte werden über die Zeit integriert. Daraus ergibt sich zu jedem Zeitpunkt die Gesamtzahl der möglicherweise durch Vermehrung entstandenen Legionellen. Erreicht die Gesamtzahl einen Grenzwert, der am Sollwertspeicher (9) eingestellt ist und bei dem das Abtöten von Legionellen zum Schutz des Benutzers angeraten ist, dann schaltet die Auswerteelektronik (5) den Heizkörper (10) ein. Durch diesen wird das Wasser im Warmwasserspeicher (1) auf eine Temperatur, etwa 60°C oder höher, gebracht, bei der die möglicherweise vorhandenen Legionellen abgetötet werden. Nach einer gewissen für das Abtöten der Legionellen genügenden Einwirkungszeit wird der Mikroprozessor der Auswerteelektronik (5) zurückgesetzt und der Heizkörper (10) abgeschaltet.

Ist beispielsweise ein kritischer Grenzwert von 1000 KBE/ml, wobei KBE die Zahl der kolonienbildenden Einheiten, d. h. lebende und fortpflanzungsfähige Legionellen ist, vorgegeben, dann wird ausgehend von 1 KBE im Kaltwasser der Heizkörper (10) nach 72 Stunden (3×24 Stunden) eingeschaltet, wenn während dieser Zeit ständig eine Temperatur zwischen 35°C und 42°C im Warmwasserspeicher (1) herrschte.

War die Temperatur im Warmwasserspeicher (1) zeitweise jedoch niedriger als 35°C oder höher als 42°C, was häufig der Fall ist, dann wird der Heizkörper (10) entsprechend später eingeschaltet, da in diesen Zeiten die Vermehrungsraten kleiner waren.

Ist beispielsweise ein kritischer Grenzwert von 10 KBE vorgegeben, dann wird der Heizkörper (10) nach 24 Stunden eingeschaltet, wenn während dieser Zeit die Temperatur ständig zwischen 35°C und 42°C lag.

Das Wasser wird also nur im Bedarfsfall, also seltener als beim Stand der Technik, auf die legionellenabtötende Temperatur gebracht. Damit sind eine Energieeinsparung und eine Verminderung der Verkalkung erreicht.

Beim Zapfen von Warmwasser flieht Kaltwasser in den Warmwasserspeicher nach, das nur gering mit Legionellen kontaminiert ist. Die Legionellenanzahl wird also durch Zapfvorgänge reduziert. Der Mikroprozessor (5) erfaßt über die Temperaturfühler (6, 7) die mit den Zapfvorgängen verbundene Temperaturerniedrigung und verkleinert den der Anzahl von Legionellen entsprechenden Integrationswert demgemäß. Dies hat zur Folge, daß der Grenzwert weniger schnell erreicht wird. Wird beispielsweise der Warmwasserspeicher (1) je nach eingestelltem Grenzwert 10 KBE, 100 KBE, 1000 KBE einmal in 24 Stunden bzw. 48 Stunden bzw. 72 Stunden leergezapft, dann wird der Grenzwert praktisch nie erreicht und das Wasser muß nie auf eine legionellenabtötende Temperatur gebracht werden.

Fig. 3 zeigt eine einfache Schaltung der Auswerteelektronik (5). An den Temperaturfühler (4) ist ein Temperatur/Spannungswandler (11) angeschlossen, dem ein spannungs-Frequenzwandler ( 12) nachgeschaltet ist. Dieser liegt an einem Zähler (13), der mit der Frequenz des Spannungs-Frequenzwandlers (12) weiterzählt. Der Zählerstand erhöht sich dabei in Abhängigkeit vom zeitlichen Temperaturverlauf im Warmwasserspeicher (1). Der Zählerstand stellt also einen der Anzahl der möglicherweise vorhandenen Legionellen entsprechenden Integrationswert daß. Ist ein einem vorgegebenen Grenzwert entsprechender Zählerstand erreicht, dann wird die legionellenabtötende Einrichtung, beispielsweise der Heizkörper (10), über einen Schalter (14) eingeschaltet. Nach einer zum Abtöten der Legionellen hinreichenden Zeit wird der Zähler (13) zurückgesetzt und der Heizkörper (10) abgeschaltet.

In der Fig. 4 ist anstelle des Heizkörpers (10) in eine Zirkulationsleitung (16) ein UV-Strahler (15) an den Ablauf (3) und den Zulauf (2) angeschlossen. Eine Umwälzpumpe (17), die dem UV-Strahler (15) elektrisch parallelgeschaltet ist, sorgt dabei für die notwendige Zirkulation. Der UV-Strahler (15) wird zum Abtöten von Legionellen von der Auswerteelektronik (5) eingeschaltet, wenn der genannte Grenzwert der möglichen Legionellenzahl erreicht ist und Wasser gezapft wird.

Anstelle der in Fig. 3 gezeigten Kombination Temperatur/Spannungswandler (11) → Spannungs- Frequenzwandler (12) kann auch ein Temperatur/Frequenzwandler zum Einsatz kommen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bekämpfung von sich in einem Warmwasserspeicher vermehrenden Legionellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturwerte des Speicherwassers über die Zeit integriert werden, daß der jeweilige Integrationswert mit einem eingestellten Grenzwert verglichen wird und daß bei Erreichen des Grenzwerts eine die möglicherweise vorhandenen Legionellen abtötende Einrichtung, wie Beheizung oder UV-Bestrahlung, eingeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die mögliche Gesamtzahl der Legionellen im Warmwasserspeicher reduzierende Wasserzapfung in den Integrationswert, diesen verkleinernd, einbezogen wird.

3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß an einen elektronischen Zähler (13) ein Taktgeber (12) angeschlossen ist, dessen Frequenz von der jeweiligen Temperatur des Temperaturfühlers (4) gesteuert ist und der den Zähler (13) dementsprechend weiterschaltet, und daß bei Erreichen eines Soll-Zählerstandes ein Schaltglied (14) die zum Abtöten der möglicherweise vorhandenen Legionellen vorgesehene Einrichtung (10) einschaltet.

4. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikroprozessor (5) vorgesehen ist, in dem die temperaturabhängigen Legionellen-Vermehrungsraten pro Zeiteinheit gespeichert sind und der die jeweilige Wassertemperatur und den Zeitablauf erfaßt und bei Erreichen- eines Grenzwerts die legionellenabtötende Einrichtung (10) einschaltet.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Temperaturfühler (6, 7) zur Erfassung der durch Wasserzapfen sinkenden Temperatur im Warmwasserspeicher (1) vorgesehen sind.