DE4403631A1 - Anlage zum Erwärmen von Trinkwasser und zur Vermeidung der Gefahr des Aufwuchses von Legionellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Erwärmen von Trinkwasser und zur Vermeidung der Gefahr des Aufwuchses von Legionellen auf den Oberflächen der Trinkwasser-Erwärmungsanlage und der Trinkwasser-Installation in z. B. Ein-, Zwei-, sowie Mehrfamilienhäuser, Wohnanlagen, Altenheime, Krankenhäuser, Hotels, Bädern, Sport- und Industrieanlagen, in denen erwärmtes Trinkwasser erzeugt wird und, durch Trinkwasser-Installationen geleitet, an Entnahmearmaturen zu z. B. Bade- und Duschzwecken zur Verwendung kommt.

Erkenntnisse:

Umfangreiche Untersuchungen von Prof. Dr. med. D. Schoenen Arzt für Hygiene des Hygieneinstituts der Universität Bonn haben ergeben, daß der Krankheitserreger Legionella pneumophila, mit der Atemluft aufgenommen, beim Menschen zu Lungenentzündungen führt. In die Luft gelangt der Erreger nur, wenn kontaminiertes Wasser versprüht wird. Die Legionellen kommen natürlicherweise im Wasser vor, jedoch in der Regel nur in so geringen Mengen, daß eine Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen ist. Im erwärmten Wasser - bei Temperaturen zwischen 30°C und 40°C - haben die Legionellen optimale Bedingungen zur Vermehrung. Dieses Wasser kann zu Infektionen führen, wenn es versprüht wird. Vor allem Wässer aus Warmwassersysteme der Hausinstallationen, aus Luftbefeuchtern von Klimaanlagen und aus Rückkühlern von Kühlaggregaten können Legionellen in so großer Zahl enthalten, daß sie eine Gesundheitsgefährdung darstellen. Um Gesundheitsgefährdung durch Legionellen im Warmwasser der Hausinstallationen zu vermeiden, muß verhindert werden, daß die Legionellen in Konzentrationen von mehr als 1 Legionelle pro 10 ml vorkommen. Um eine Vermehrung im Warmwassersystem auszuschließen, muß, wie im neuen DVGW-Arbeitsblatt W551 festgelegt, im gesamten Warmwassersystem eine Temperatur von mindestens 60°C eingehalten werden. Der Kaltwassereinlauf in das System muß so konstruiert sein, daß während des Entnahmevorganges im Systemspeicher eine große Mischzone vermieden wird. Kann das Legionellenwachstum nicht verhindert werden, muß das System in regelmäßigen Intervallen thermisch oder chemisch desinfiziert werden. Bei Temperaturen von wenigstens 60°C werden die Legionellen in kurzer Zeit abgetötet. Zur thermischen Desinfektion ist es jedoch erforderlich, daß nicht nur das Wasser, sondern auch alle wasserbenetzten Flächen des Systems auf mindestens 60°C erhitzt werden, da die nachhaltige Vermehrung der Legionellen vor allem auf der Oberfläche stattfindet. Häufig kann nicht in allen Anlageteilen die erforderliche Temperatur erreicht werden. Zur chemischen Desinfektion können z. B. Chlor oder Wasserstoffperoxid eingesetzt werden. Beides sind gut wirksame Desinfektionsmittel. Um das Warmwassersystem jedoch einwandfrei zu desinfizieren, ist es erforderlich, daß, wie bei der thermischen Desinfektion, die fest auf den Oberflächen haftenden Mikroorganismen erfaßt werden. Bei der chemischen Desinfektion von Oberflächen treten jedoch immer wieder Schwierigkeiten auf, da die Desinfektionswirkung bei den auf den Oberflächen haftenden Mikroorganismen rasch abnimmt. Warmwassersysteme, die nicht entsprechend den Anforderungen des DVGW-Arbeitsblattes W551 betrieben werden, müssen regelmäßig mikrobiologisch kontrolliert werden und ggf. beim Nachweis von Legionellen im Wasser desinfiziert werden. Der Erfolg der Desinfektionen muß in jedem Fall nachgewiesen werden.

Folgerung:

Aufgrund der neuen Erkenntnisse von Prof. Dr. med. D. Schoenen Arzt für Hygiene des Hygieneinstituts der Universität Bonn und dem neuen DVGW-Arbeitsblatt W551 ist die zur Patentanmeldung vorliegende Trinkwasser-Erwärmungsanlage LegioTherm entwickelt worden. Alle bisher entwickelten Anlagen zur thermischen Desinfektion, die bei Ihnen als Patent angemeldet wurden, entsprechen nicht den neuen Erkenntnissen der Medizin und sind somit nicht Stand der Technik.

In der Patentschrift DE 38 40 516 C2 Fig. 1 bis Fig. 11, sind Anlagen und Systeme aufgezeigt, die nicht die neuen Forderungen erfüllen. Bei allen Figuren, die unter der o. a. Patent-Nr. eingetragen wurden, wird die Kaltwasserzuleitung direkt in die System-Speicher eingeleitet und vorher auf die ideale Bruttemperatur von 30°C-40°C erwärmt. Es entstehen in den Speichern beim Entnahmevorgang Mischzonen, die eine Vermehrung der Legionellen zur Folge haben. Im DVGW-Arbeitsblatt W551 03/93 Abs. 4 wird mit Recht darauf hingewiesen, daß der Kaltwassereinlauf in die Warmwasseranlage so konstruiert sein muß, daß während des Entnahmevorganges eine große Mischzone im System-Speicher vermieden wird. Es gibt zur Zeit auch keine Trinkwasser-Erwärmungsanlage, bei dem eine kontinuierliche Beströmung bzw. Spülung der Speicherinnenwände und der Gebäude-Installationen garantiert wird.

Das neu entwickelte Patent LegioTherm ist in keiner Weise mit den in der Patentschrift DE 38 40 516 C2 aufgezeichneten oder auch anderen Anlagen zu vergleichen, und es ist auch keine Weiterentwicklung dieser Anlagen. Die von mir neu entwickelte Trinkwasser-Erwärmungsanlage LegioTherm entspricht den neusten Erkenntnissen der Medizin und der Technik und basiert auf dem neuen DVGW-Arbeitsblatt W551. Grundlagen der neuen Anlage LegioTherm sind der neu entwickelte Wirbelstrom-Speicher und die für die Funktionen der Gesamtanlage neu entwickelten Anlage-Einheiten. Die Entnahme-Einheit garantiert bei einer Speichertemperatur von <70°C eine konstante Entnahmetemperatur von 60°C. Der Kaltwasserzulauf in der Anlage LegioTherm wirrd direkt in die Aufheiz-Einheit geleitet und auf eine Wassertemperatur von 70°C aufgeheizt, so daß die im Trinkwasser vorkommenden Legionellen sofort abgetötet werden. Der nachgeschaltete Wirbelstrom-Speicher ist in der Trinkwasser-Erwärmungs-Technik eine völlig neue Entwicklung. Die Entnahme des erwärmten Wasser erfolgt an der höchsten Stelle des Wirbelstrom-Speichers (max. Temperatur). Die Differenz zwischen Speichertemperatur und Entnahmetemperatur garantiert auch bei Spitzenentnahme eine gleichbleibende Entnahmetemperatur von 60°C. Außerdem werden bei der Anlage LegioTherm die Speicherinnenwände kontinuierlich beströmt, so daß auch hier die Ablagerung und Vermehrung der Legionellen verhindert wird. Die gesamte Anlage LegioTherm wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit 2-3 m/sek kontinuierlich durchströmt. Die Pumpe P1 garantiert die eingestellte Strömungsgeschwindigkeit. Bei einem Wasserbedarf von <1800 Liter werden die Wirbelstrom-Speicher parallel angeordnet und betrieben. Die Zirkulations-Einheit in der Anlage LegioTherm hat eine besondere Aufgabe. Sie soll auch bei Zapfruhe z. B. in der Nacht das System der Gebäudeinstallation durchspülen und eine Verhinderung bzw. Verminderung von Legionellen in der Gebäude-Installation garantieren. Die Zirkulationspumpen P2 und P3 in der Zirkulations-Einheit werden in zwei Stufen geregelt, so daß eine Strömungsgeschwindigkeit von wahlweise 1 m/sek oder 2 m/sek erreicht wird. Alle drei bzw. vier Anlage-Einheiten je nach Anlage ergänzen sich zu der Gesamtanlage LegioTherm.

Systembeschreibung:

Die Trinkwasser-Erwärmungsanlage LegioTherm besteht aus den folgenden drei bzw. vier voneinander abhängigen Baugruppen und ist als eine Gesamtanlage zu betrachten.

• 1. Legio-Aufheiz-Einheit
• 2. Legio-Wirbelstrom-Speicher
• 3. Legio-Entnahme-Einheit (Blatt 1+3)
• 4. Legio-Zirkulations-Einheit

Zu 1. Das in die Entnahme-Einheit eingeleitete frische Trinkwasser von ca. 10°C dient als Rückkühlmedium für das Entnahmewasser von 70°C aus dem Wirbelstrom-Speicher und wird bei Warmwasserentnahme durch den Wärmetauscher WT2 geleitet und hier auf max. 20°C erwärmt. Damit wird bereits in diesem Bereich der Anlage eine Vermehrung der im Trinkwasser vorkommenden Legionellen verhindert. Anschließend gelangt das auf max. 20°C vorgewärmte Trinkwasser über die Speicherladepumpe P1 der Aufheiz-Einheit direkt in den Wärmetauscher WT1, wo es auf eine Speicherladetemperatur von 70°C aufgeheizt wird. Die Regelung der Speicherladetemperatur übernimmt das im Heizungsvorlauf eingebaute Thermostat-Ventil TV1/TM1. Das auf 70°C erwärmte Trinkwasser wird anschließend in den Wirbelstrom-Speicher eingeleitet.

Zu 2. Das in den Wirbelstrom-Speicher mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2-3 m/sek eintretende auf 70°C erwärmte Trinkwasser wird durch die am Boden des Speichers befindlichen Leitbleche in eine rotierende Strömung versetzt, so daß die Speicherinnenflächen kontinuierlich beströmt werden und sowohl die Ablagerung als auch die Vermehrung der Legionellen vor allem auf den Speicherinnenflächen verhindert werden. Die Speicherladepumpe P1 in der Aufheiz-Einheit wird über ein Thermostat, das sich im unteren Drittel des Wirbelstrom-Speichers befindet gesteuert und hält die eingestellte Speichertemperatur von 70°C. Die Wirbelstrom-Speicher größer 500 Liter Inhalt haben im oberen Bereich eine Speicherzone, die auch bei sehr großer Warmwasserentnahme eine gleichbleibende Zapftemperatur von 60°C garantiert. Zur Beruhigung der Strömung im Bereich der Speicherzone ist im unteren Drittel eine spezielle Platte eingebaut (mit kreisförmig angeordneten Schlitzen von je 20 cm Länge).

Zu 3. Bei Warmwasserentnahme wird das aus dem Wirbelstrom-Speicher entnommene auf 70°C erwärmte Wasser durch den Wärmetauscher WD2 der Entnahme-Einheit geleitet und auf eine konstante Temperatur von 60°C zurückgekühlt und anschließend in das Warmwassernetz der Gebäude-Installation geleitet. Die Regelung der konstanten Entnahmetemperatur von 60°C übernimmt das in der Entnahme-Einheit eingebaute Thermostat-Ventil TV2/TM2. Es regelt die für die Rückkühlung im Wärmetauscher WD2 erforderliche Trinkwassermenge von 10°C. Das in der Entnahme-Einheit eingebaute Differenzdruckventil D2 regelt die für die Gesamtentnahme erforderliche Trinkwasser-Zulaufmenge.

Zu 4. Das aus der Gebäude-Installation mit Legionellen behaftete Zirkulationsrücklaufwasser pumpt die Pumpe P2 in der Zirkulations-Einheit durch den Wärmetauscher WT3 direkt in die Aufheiz-Einheit, wo es auf 70°C aufgezeizt und anschließend in den Wirbelstrom-Speicher eingeleitet wird. Steigt die Rücklauftemperatur des Zirkulationswassers über 60°C, schaltet die Pumpe P2 ab und verhindert somit das Ansteigen der Temperatur in der Gebäude-Zirkulation über 60°C. Über eine Pumpensteuerung wird die Zirkulation von 1-2 m/sek zeitabhängig geregelt, so daß eine Durchspülung der Gebäude-Installation garantiert wird. Die Pumpe P3 regelt die konstante Zirkulations-Vorlauftemperatur von max. 60°C. Steigt die Vorlauftempeatur in der Zirkulation über 60°C, schaltet die Pumpe P3 ein, und das Rücklaufwasser aus der Gebäude-Zirkulation dient als Rückkühlmedium. Der Wärmetauscher WT3 in der Zirkulations-Einheit dient als Rückkühler.

Bemerkung:

Die Trinkwasser-Erwärmungsanlage LEGIOTHERM TYP WSE, WS, ZSE und ZS werden sowohl mit thermischen-, pneumatischen- und elektrischen Ventilen gebaut und geliefert. Durch den zusätzlichen Einbau von Digital-Heizungsreglern ist die Überwachung und Steuerung der Trinkwasser-Erwärmungsanlage von einer Zentral-Leitwarte möglich.

Claims (5)

1. Anlage (Blatt 1, Type: LEGIO-WSE)
Eine Anlage zum Erwärmen von Trinkwasser und zur Vermeidung der Gefahr des Aufwuchses von Legionellen auf den Oberflächen der Trinkwasser-Erwärmungsanlage und der Trinkwasser-Installation in Ein-, Zwei-, sowie Mehrfamilienhäuser, Wohnanlagen, Altenheime, Krankenhäuser, Hotels, Bädern, Sport- und Industrieanlagen, bestehend aus:
Einer Trinkwasserzuleitung und einer Enthahme-Einheit mit Wärmetauscher WT2, Thermostat-Ventil TV2/TM2, Differenzdruck-Ventil D2, einer Rückschlagklappe RK und Rohrleitungen zwischen den aufgeführten Armaturen in der Entnahme-Einheit.
Eine Verbindungsleitung zu der Aufheiz-Einheit mit Wärmetauscher WT1, Thermostat-Ventil TV1/TM1, Speicherlade-Pumpe P1, STA-Ventil, einer Rückschlagklappe RK und Rohrleitungen zwischen den aufgeführten Armaturen in der Aufheiz-Einheit.
Eine Verbindungsleitung zu dem Wirbelstrom-Speicher WS1 <500 Liter Inhalt und alle für den Bau des Wirbelstrom-Speichers wichtigen Einbauteile und eine Verbindungsleitung zu der Entnahme- und Aufheiz-Einheit.
Eine Zirkulations-Rücklaufleitung zu der Zirkulations-Einheit mit Zirkulationsrücklauf-Pumpe P2, Wärmetauscher WT3, Zirkulationsvorlauf-Pumpe P3, STA-Ventil, Rückschlagklappe RK und Rohrleitungen zwischen den aufgeführten Armaturen in der Zirkulations-Einheit. Eine Verbindungsleitung zu der Aufheiz- und Entnahme-Einheit und eine Zirkulations-Vorlaufleitung.

2. Anlage (Blatt 2, Type: LEGIO-WS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme-Einheit nicht eingebaut ist und somit entfällt, da das gesamte System LegioTherm-WS nur bis max. 60°C betrieben wird. Die Rückschlagklappe RK der Entnahme-Einheit ist in der Trinkwasserzuleitung eingebaut. Zusätzlich ist ein Drossel-Ventil DV in die Warmwasservorlaufleitung eingebaut.

3. Anlage (Blatt 3, Type: LEGIO-ZSE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelstrom-Speicher <500 Liter Inhalt zusätzlich mit einer Speicher-Zone und einer im unteren Drittel eingebauten speziellen Platte mit kreisförmig angeordneten Schlitzen von je 20 cm Länge, zur Beruhigung der Strömung in der Speicher-Zone ausgestattet ist.

4. Auflage (Blatt 4, Type: LEGIO-ZS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelstrom-Speicher <500 Liter Inhalt zusätzlich mit einer Speicher-Zone und einer im unteren Drittel eingebauten speziellen Platte mit kreisförmig angeordneten Schlitzen von je 20 cm Länge, zur Beruhigung der Strömung in der Speicher-Zone ausgestattet ist. Und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme-Einheit nicht eingebaut ist und somit entfällt, da das gesamte System LegioTherm-ZS nur bis max. 60°C betrieben wird die Rückschlagklappe RK der Entnhame-Einheit ist in der Trinkwasserzuleitung eingebaut. Zusätzlich ist ein Drossel-Ventil DV in die Warmwasservorlaufleitung eingebaut.

5. Anlage (Wirbelstrom-Verfahren)
Unter Schutz zu stellen ist auch das Wirbelstrom-Verfahren des Wirbelstrom-Speichersystems für das Beströmen der Warmwasserspeicherinnenwände. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das in den Behältern einströmende Trinkwasser durch spiralförmig angeordnete Leitbleche am Boden des Speichers das eintretende auf 60°C bzw. 70°C erwärmte Wasser in eine rotierende Strömung versetzt und an den Speicherinnenflächen bis zur Entnahmestelle am oberen Punkt des Speichers geleitet wird.
Hierzu je Typ eine Farbzeichnung und drei Schwarz/Weiß-Zeichnungen in A4 Format.
Blatt 5 (LEGIOTHERM Warenzeichen) Siehe beiliegenden Antrag
Ein Warenzeichen mit dem Text LEGIO in der Farbe blau und THERM in der Farbe rot und drei Tropfen in der Farbe blau.
Und drei Zeichnungen des Warenzeichen LEGIOTHERM.