Problem bakterii Legionella w instalacjach zasilanych energią odnawialną

Instalacje solarne

Pompy ciepła

Fotowoltaika

 

Zapobieganie legionelli w systemach ciepłej wody wymaga przemyślanego podejścia, aby uniknąć marnowania potencjału energii słonecznej lub uzyskiwanej z pomp ciepła i jednocześnie ograniczyć stagnację wody w instalacji.

Bakterie Legionella znajdują się w wodzie w środowisku naturalnym, ale tylko w systemach wodnych stworzonych przez człowieka bakterie mogą namnażać się w wystarczająco dużej liczbie, aby powodować infekcję. Wiadomo, że bakterie są zachęcane do kolonizacji tam, gdzie występuje stagnacja wody, nagromadzenie zanieczyszczeń biologicznych, kamienia kotłowego, korozja oraz w wodzie o temperaturze od 20 do 45 ° C. W temperaturze wody 70 ° C bakterie Legionella są zabijane w ciągu kilku sekund, w 60 ° C ponad 90% bakterii ginie po dwóch minutach, natomiast w temperaturze 50 ° C osiągnięcie tego samego poziomu eliminacji zajęłoby minimum dwie godziny.

Niestety wiele instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) zaprojektowanych i wykonanych w ostatnich 20 latach z dążeniem do maksymalizacji oszczędności energii, ma bufory ciepła oraz przewymiarowane zasobniki i podgrzewacze c.w.u.  Co gorsza są często zaprojektowane na uzyskiwanie maksymalnej temperatury c.w.u. na poziomie 45 ° C, pozbawione systemu automatyki sterowania.

Powszechnie spotykany jest niewłaściwy pod względem higienicznym sposób podłączenia i brak dokumentacji techniczno-obsługowej.

Dochodzi wiec do stagnacji wody w zasobnikach. Częste błędy związane są z mieszaniem się świeżej wody z wodą będącą w stagnacji i dodatkowo pozostającej przez wiele godzin a nawet dni w temperaturze od 20° C do 50° C.

Podgrzewacze c.w.u. bywają niewłaściwie izolowane, konserwowane, serwisowane i opomiarowane temperaturowo. W wielu z nich dochodzi do stratyfikacji wody (uwarstwienie temperaturowe) w zakresach sprzyjających namnażaniu bakterii Legionella.

Problemem od strony bezpieczeństwa higienicznego wody są zbyt niskie temperatury, a jednocześnie dla uzyskania maksymalnej sprawności instalacji wyposażonej w bufory ciepła np. solarnej, wymagane jest by woda zasilająca zasobniki solarne była możliwie jak najzimniejsza.

Często pogodzenie tych skrajnych oczekiwań nie zostało poprawnie rozwiązane i w konsekwencji użytkownik ma problemy z bakteriami Legionella.

Rozwiązanie problemu legionelli

Zaopatrzenie zasobnikowe w ciepłą wodę użytkową to już przeszłość… Z tego względu w nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych odchodzi się już od zasobników ciepłej wody użytkowej. Wiele norm europejskich i wytycznych polskich nakazuje redukowanie ilości magazynowej ciepłej wody użytkowej i podgrzewanie jej na bieżąco, stosownie do potrzeb.

W kręgu zainteresowania projektantów nadal pozostają zbiorniki buforowe z liniami wodnymi odseparowanymi od linii przygotowania c.w.u. Energia cieplna z zasobnika buforowego jest przenoszona do obiegu wody użytkowej zgodnie z zapotrzebowaniem.

Producenci opracowali produkty i systemy w taki sposób, aby sprostać tym wymaganiom. Czyli pogodzili bezpieczeństwo higieniczne wody z maksymalizacją uzysku energii ze źródeł odnawialnych, w wielu przypadkach wspomaganych energią ze źródeł kopalnych.

Bliższe przyjrzenie się rozwiązaniom projektowym mającym zastosowanie do podgrzewania wody za pomocą energii słonecznej pokaże, jeśli zastosowane zostaną prawidłowe cechy konstrukcyjne i procedury operacyjne może być bezpieczne i wydajne.

Kluczowe,  już zidentyfikowane, to temperatury, pomiędzy którymi mogą się rozwijać bakterie Legionella. W ciągu roku będą są okresy, w których nasłonecznienie będzie niewystarczające, aby ogrzać zimną wodę w podgrzewaczu słonecznym do wymaganej temperatury na wylocie, powiedzmy 60 ° C. W okresie zimowym napromienianie jest wystarczające dla systemów solarnych, aby zaspokoić około 20% zapotrzebowania na ciepłą wodę, a resztę zapewniają kotły opalane gazem lub podgrzewacze wody. Ten mniejszy udział energii słonecznej może nadal zmniejszyć zużycie paliwa przez urządzenie grzewcze.

Jednak nadal istnieje ryzyko, że letnia woda będzie zalegać przez okresy czasu w cylindrze słonecznym i związane z tym ryzyko rozwoju bakterii Legionella.

Rozwiązanie tego problemu to pełna separacja wody magazynowanej od wody świeżej.

W związku z tym projektanci systemów ogólnie uważają, że bardziej wydajne jest rozdzielenie dwóch obiegów. Czyli usytuowanie buforów ciepła blisko słonecznego źródła ciepła i przekazanie produkcji ciepłej wody bliżej punktu jej wykorzystania przy użyciu wysoko wydajnych wymienników płytowych.

Rozważając niskoemisyjne rozwiązania do wytwarzania ciepłej wody użytkowej, takie jak zintegrowane systemy solarne, pompy ciepła, podgrzewacze grzałkowe korzystające z energii uzyskanej z paneli PV (fotowoltaika), należy wziąć pod uwagę ważne pytania, które projektanci instalacji powinni sobie zadać:

  • Czy system został zaprojektowany tak, aby umożliwić zapobiegać rozprzestrzenianiu się bakterii Legionella do instalacji c.w.u.?
  • Czy strategia działania instalacji zapewnia stosowanie najbardziej energooszczędnej metody, aby nie zanegować korzyści z redukcji emisji dwutlenku węgla wynikających z zastosowanej technologii niskoemisyjnej?
  • Czy ilość dostarczanego ciepła ze źródeł odnawialnych będzie wystarczająca?

Do zapobieganie namnażania się i rozprzestrzeniania w instalacji c.w.u. bakterii Legionella może posłużyć centralny (dla większych obiektów) lub lokalny podgrzewacz świeżej wody. Są to oczywiście podgrzewacze przepływowe bez zasobnika c.w.u.

Występują jako miejscowe stacje podgrzewu np. dla jednego mieszkania w bloku, domu lub pracujące w kaskadzie np. czterech równolegle połączonych podgrzewaczy dla większych obiektów z dużą ilością odbiorów c.w.u. Układ kaskadowy może być wyposażony w zintegrowaną pompę cyrkulacyjną lub pompę zewnętrzną.

Stacje świeżej ciepłej wody użytkowej skutecznie niwelują ryzyko namnażania mikroorganizmów w tym bakterii Legionella w trakcie przygotowania c.w.u. oraz eliminują ryzyko stagnacji wody w okresie ograniczonego poboru wody ciepłej.

Stacja świeżej wody to produkt dostępny na rynku w różnych opcjach wydajnościowych oraz z mniej lub bardziej rozbudowaną automatyką i programowaniem.

Jakie są podstawowe elementy stacji świeżej ciepłej wody użytkowej?

Płytowy wymiennik ciepła

Koniecznie wysokowydajny, wykonany z materiałów dobrze przewodzących ciepło. Ogrzewanie wody użytkowej jest w nim realizowane na zasadzie przepływu przeciwprądowego. Czyli płytowy wymiennik ciepła z jednej strony zasilany jest gorącą wodą z bufora, a z drugiej przeciwnie przepływającą wodą zimną. Proces ten umożliwia optymalne przekazywanie ciepła do wody użytkowej i zapewnia niskie temperatury na powrocie do zasobnika buforowego.

Do wymiennika ciepła podłączone są zimne media na górze, a ciepłe media na dole. W ten sposób w przypadku przerw w pracy wymiennik ciepła jest chłodzony.

Wymiary i właściwości materiału, z którego wykonane są płyty wymiennika decydują o wydajności stacji świeżej ciepłej wody użytkowej.

Stal szlachetna, z której mogą być wykonywane płyty wymiennika, ma 6 krotnie mniejszą przewodniość niż miedź. Oba materiały są stosowane do wody spożywczej, ale w przypadku miedzi nie powinna ona być miękka (woda), a najlepiej ze względu na możliwość powstawania osadów mineralnych na płytach wymiennika, woda powinna zostać uzdatniona w sposób zapobiegający powstawaniu osadów na przykład elektronicznymi uzdatniaczami wody.

Pompa cyrkulacyjna

Zapewnia redukcję strat ciepła związanych z pozostawaniem w gotowości. Czyli powiązanie komfortu i bezpieczeństwa higienicznego wody użytkowej. Zintegrowana pompa cyrkulacyjna wody użytkowej umożliwia szybką dostępność podgrzanej wody użytkowej w miejscach poboru i zapobiega stagnacji ciepłej wody użytkowej w przewodach rurowych.

Zawór przełączający

Odpowiada za optymalna temperaturę na powrocie. Systemy niskotemperaturowe, takie jak np. pompy ciepła, do ekonomicznej pracy wymagają niskich temperatur na powrocie. Dzięki zintegrowanemu zasilaniu zasobnika powrót obiegu za stacji świeżej wody pitnej jest optymalnie dostosowany do uzyskania wysokiej sprawności cieplnej zasobnika buforowego

Pompa pierwotna

Odpowiada za temperaturę poboru wody. Ilość doprowadzonej energii cieplnej określa temperaturę ciepłej wody użytkowej. Poprzez pompę pierwotną doprowadzany jest wymagany strumień przepływu wody grzewczej do wymiennika ciepła. Wbudowany w stacji czujniki strumienia przepływu i temperatury odnotowują stale aktualne wartości, określając w ten sposób liczbę obrotów pompy.

Regulacja

Istotnym elementem kontroli pracy jest system sterowania stacją. Zazwyczaj okablowany elektroniczny system łączy ze sobą pompy, czujniki i zawory przełączające. System przetwarza sygnały związane z wymaganą temperaturą poboru wody i temperaturą na powrocie na sygnały sterujące i zapewnia komfort użytkownikom.

 

Oprócz lata mamy jesień, zimę i wiosnę. Niestety są to okresy, w których woda w buforze solarnym może nie osiągać wystarczającej temperatury do uzyskania temperatury grzania c.w.u. na poziomie 60 – 70° C. Bez dodatkowego źródła ciepła w okresach mniejszego nasłonecznienia niestety nie obejdzie się.

Dodaj komentarz