Vattenuppvärmning i bostadshus är den största källan till vattenburna sjukdomar i USA. Elektriska vattenvärmare av olika utformning har studerats med hänsyn till variationen av några viktiga parametrar som temperatur och klorrest. Betydelsen av recirkulation i systemen diskuteras också.
Av: Jörgen Hanaeus
Utvecklingen av varmvattensystemen drivs mycket av ett energisparintresse, men hygienproblematiken är också högst väsentlig. Författarna har valt Legionella pneumophila och Mycobacterium avium komplex (MAC) som utgångspunkt för sin hygienbedömning av tre olika varmvattensystem. De tre systemen har byggts upp i fullskala och mätningar av temperatur, syre, metaller, vätgas, pH och resthalt av klor (kloramin) har genomförts. Den hygieniska bedömningen har skett genom sannolikhetsbedömning av tid-temperatur-klorrest-fördelning i de olika systemen.
Bakgrund
De hygieniska risker som identifierats på senare år kräver bättre förståelse av fastigheternas varmvattensystem, menar författarna, som har USA som utgångspunkt. Det säljs t ex filterenheter som eliminerar klorrester plus att man sänker varmvattentemperaturen för att spara energi.
Två studier rapporterade högre frekvens av Legionellautbrott i byggnader med recirkulerande varmvattensystem, vilket är oroande med tanke på att vissa kommuner kräver installation av sådana system för att spara energi och vatten.
För att öka förståelsen för varmvattensystemens dynamik konstruerades därför i fullskala tre system med olika sammansättning. Man utgick i analysen från att Legionellabakterier har optimal tillväxt vid 30-37 °C och bromsas vid temperaturer > 46 °C, medan motsvarande värden för MAC är 15-45 °C och > 53°C. Vidare att hög rest av kloramin hämmar Legionellatillväxt, men inte hindrar MAC-utvecklingen. Utvecklad vätgas kan stimulera MAC-tillväxten.
Försöksanläggning
De tre uppbyggda systemen var:
”STAND” som bestod av en 75-liters eluppvärmd förrådstank (förvisso den minsta standardstorleken) till vilken en rulle kopparledning (svarande mot en kort ledningslängd) med tappkran anslutits. (Vanlig tankstorlek är 189 l).
”RECIRC” som bestod av samma tank som föregående, men till vilken två rullar recirkulationsslingor av kopparledning med cirkulationspump och mellanliggande tappkran anslutits.
”DEMAND” som bestod av ett genomströmningssystem med eluppvärmning och liten volym.
Till dessa levererades i gemensam ledning med avgrening just före resp system vatten från Blacksburgs samhälle i Virginia. Syremättat, med temperatur i snitt 26 °C sommartid och 13°C vintertid.
Tillförd vattenmängd grundades på antagna konsumtionsmönster på familjenivå (3 personer). Hög/låg förbrukning ansattes, liksom hög/låg temperatur i beredaren för att få ett spektrum av miljöer för bakterietillväxt. Som hög temperatur valdes 60 °C, vilket rekommenderas av WHO, och som låg temperatur 49 °C, vilket rekommenderas av USEPA för att spara energi och minimera risken för brännskador. Utifrån gjorda antaganden och utförda temperaturmätningar med dessas representativitet för volymen ifråga gjordes en riskbedömning av bakterietillväxt i de olika konstruktionerna. Bakterieanalyser utfördes inte.
Temperatur mättes kontinuerligt på flera positioner i tankarna och prover för klorrest, vätgas, metaller och syre togs frekvent. Vidare samlades sediment upp från tankbottnarna och de insatta offeranoderna (Aluminium)
Resultat
RECIRC-systemet, med god omblandning, höll en jämn temperatur. Om starttemperaturen var USEPA:s föreslagna temperatur, 49 °C, var temperaturen lägre än risknivån 46 °C för hela tankvolymen. Ställt mot den gynnsamma tillväxttemperaturen 37 °C löpte endast 2,5 % av tankvolymen risk att nå denna. Vid start med 60 °C var 22 % av tanken i farozonen (46 °C) vid hög vattenkonsumtion medan inget underskridande alls bedömdes ske vid låg konsumtion.
För STAND-systemet var med 60 °C start 31 % av tankvolymen i riskzonen för tillväxt (14 % vid låg konsumtion). Vid 49 °C start var motsvarande siffror 78 % resp 38 %. Beträffande tillväxtoptimum 37 °C var systemet i riskzonen med 62 % av tanken vid starttemperatur 49 °C och hög förbrukning.
DEMAND-systemet, med sin ringa uppehållstid, borde vara idealiskt gentemot tillväxt, men genomförda mätningar på det testade systemet under vinterperioden visade att vattnet inte värmdes nämnvärt mer än till 30 °C som var ett komfortkrav under denna period.
Syrehalter i de förstnämnda systemen var kring 5 mg O2/l.
Halterna av monokloramin uppgick i dessa system till mäktiga ca 1,5 mg Cl/l, varierande med position i tanken och inställd temperatur. Viss avklingning skedde vid nollförbrukning; ca 25 % på 12 timmar. Förekomst av sediment minskade knappast kloraminresten, medan däremot förekomsten av ny koppar sänkte densamma jämfört med äldre koppar.
Slutsatser
Tillväxtrisken för aktuella mikroorganismer kan variera mellan recirkulations- och förråds- beredare beroende på starttemperatur och vattenförbrukning.
American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) har lagt ett förslag: Lägsta tillåten temperatur ut från beredaren ska vara 60 °C och minimum 51 °C i hela tankvolymen. Restklorhalten bör vara > 0,5 mg Cl/l.
Nämnda klorhalter är inte möjliga i svensk eller europeisk desinfektionskultur, där startnivån knappast når upp till 0,5 mg Cl/l, än mindre så längre ut i distributionssystemet. Dock är temperaturmätningarna lärorika även om det framgår att VVS-branschen inte har särskilt omfattande forskningstradition.
Källa: Brazeau, R.a) & Edwards, M.b) (2013) Role of hot water system design on factors influential to pathogen regrowth: Temperature, Chlorine residual, Hydrogen evolution and sediment. Environmental Engineering Science, Vol 30, No 10, P 617-627
Hela artikeln i Environmental Engineering Science finns att läsa gratis här.
Författarna
a) Department of Earth and Atmospheric Sciences, Metropolitan State University of Denver, Denver, Colorado, USA
b) Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA.
Kontakt: rbrazeau@msudenver.edu
