再谈热水系统军团菌灭菌方式

精品文档 1欢迎下载 热水系统军团菌的灭菌新型方案 意大利卡莱菲公司北京办事处意大利卡莱菲公司北京办事处 舒雪松舒雪松 在前几期的 卡莱菲专题 里 我们就军团菌的形成 存在形式及清除军团菌的各种 方法进行过探讨 在这一期里我们将更为深入地分析如何在热水系统中清除热水管道内的 军团菌 尤其是对于供水和循环水系统的温度及流量的平衡我们将提出多种解决方案 首先 我们再次回顾一下 Hodgson Casey 图示 这是有关水温和军团菌存活关系的经 典图表 从图 1 中可以看出 水温在 70 时军团菌立即死亡 在 50 以上时 90 的军团菌 在 2 小时内死亡 在生活热水系统中 对军团菌进行热力杀菌的方式比化学杀菌更为合理 因为它不会造成水质的污染 而且热力杀菌更容易实施 生活热水的热源部分 比如热水锅炉 换热水箱等 由于其自身特点及储存热量的需 求 水温通常都在 70 以上 因此在水箱内部不可能存在军团菌 而管道内输送的热水在 经过锅炉出水与冷水混合后往往都在 50 55 左右 根据欧洲的节能及安全标准 过高的 水温直接输送到用户端容易造成烫伤及增大能耗 由于管道保温及长度分布不一 所以很 军团菌立即死亡 90 的军团菌 2 分钟内死亡 90 的军团菌 2 小时内死亡 军团菌滋生的理想温度 军团菌存活但不活跃 图图 1 1 Hodgson CaseyHodgson Casey 图表图表 供水温度 50 的管道 供水温度 50 的管道 图图 2 2 热水供水系统中温度的变化示意图热水供水系统中温度的变化示意图 精品文档 2欢迎下载 难保证在供水的最远端或循环回水管道内的水温不低于 50 而低于 50 的水温则为军团 菌的滋生提供了条件 如图 2 所示 假定热水以 55 供出 由于管道的热量损失等因素 在供水末端及循环 水管道内均出现低于 50 的区域 也就是容易产生军团菌的区域 因此 需要对热水的供 水温度及循环回水温度进行控制 接下来 我们将介绍一些新型的设备 它运用于热水系统中 使系统更易操控运行更 加可靠 我们会从以下几个方面进行探讨 1 热源部分热水的产生和调节 2 循环水系统的设计和平衡 3 防烫措施 4 热水系统的设计和改造建议 一 热水的产生和调节 以下我们将以 3 个系统图示说明热水的调节方式 三个系统均采用双重温度调节 第一个温度调节是将热水的温度控制在 70 75 左右 这样可以实现热量的贮存 用 于热水供应和定期的高温消毒 第二个温度调节则是管道供水温度的调节 3 图图 3 3 储热式热水箱供水 循环水至水箱底部的系统储热式热水箱供水 循环水至水箱底部的系统 止回球阀 精品文档 3欢迎下载 图示 3 中的储水水箱的温度由一个温控器控制 管道热水的调节由一个电子恒温调节 阀执行 它按正常供水和定期杀菌供水两种程序运行 图 4 的解决方案与图 3 类似 只是循环水进入水箱中部 调节方式相同 图 5 的水箱热水温度由一个水流开关和两个温度器控制 当水流开关给出水流信号 或者温控器 T 感应温度低于设定温度时 两台水泵启动 当符合以上条件 或者水箱安全温控器 Tmax 到达安全值时 水泵停止运行 图图 4 4 储热式热水水箱供水循环水至水箱中部的系统储热式热水水箱供水循环水至水箱中部的系统 4 止回球阀 5 图图 5 5 外置换热器与储热式热水水箱混合供水的系统外置换热器与储热式热水水箱混合供水的系统 止回球阀水流开关 动态流量平衡阀 精品文档 4欢迎下载 动态平衡阀的作用是限制经过换热器的流量 即避免换热器给出高于设计的热量 管 道热水温度同样由编程的电子恒温混合阀控制 对于输送到管道的热水温度的调节 目前大多使用可编程的电子恒温混合阀 它由以 下部件组成 见图 6 数字调节器 用于设定系统供水及杀菌程序 程序执行情况及报警的显示屏 带电动执行器的机械式恒温 混合阀 用于控制及调节系统供水温 度的供水温度传感器 用于检测回到热源的回水温 度传感器 程程 序序 用于设定生活热水正常用水段和热力杀菌段的温度及时间 在出厂时已经预设定了多 种程序 将水温和时间段输入到了程序内 同时 在系统进行热力杀菌后 还可以根据供 水和循环回水的温度对杀菌结果进行核实 图 7 中的两个图表分别表示了两种不同的调节程序 数字调节器 执行器 混 合 阀 供水温度传感器 回水温度传感器6 7供水温度 50 杀菌温度 60 持续 30 分钟 每 天 定 时 杀 菌 供水温度 55 杀菌温度 65 持续 8 小时 间 歇 性 杀 菌 精品文档 5欢迎下载 第一个图表为 热水正常供水温度 50 夜间杀菌温度 60 持续时间 30 分钟 第二个图表为 热水正常供水温度 55 杀菌温度 65 持续时间 8 小时 比如在系 统刚运行时或者维修后 显示及标记显示及标记 用于监视及检测恒温混合阀工作状态 通常它们能做到 恒温混合阀的位置状态显示 进行中的程序显示 编程时间的显示 供回水温度的显示 供回水温度传感器不正常工作的显示 未完成的杀菌标记 即没按设定时间和温度完成的杀菌程序 报报 警警 除了以上所述的显示及标记外 还有以下报警 电源断电 时钟停止 设备重置 电池缺电 供水温度传感器故障 回水温度传感器故障 热力杀菌未完成 历史档案历史档案 记录系统的基本数据 可通过显示屏上的菜单直接查阅 历史数据便于操作者严格按照执行过的程序进行操作 便于建立系统工作的档案 远程控制远程控制 可以通过远程的电脑或手机对恒温混合阀进行控制 见图 8 远程电脑或手机可以监控恒温混合阀的工作状态 查询历史档案 修改或重新设定程 精品文档 6欢迎下载 序 自动启动报警等等 见图 9 二 循环水系统的设计和平衡 通常 生活热水系统分为两部分 第一部分 称为供水系统 是将热水输送到各个用水点 第二部分 称为循环水系统 是将热水循环起来的系统 它是为了避免在不用水时管 道热水冷却 2 2 1 1 循环水系统的传统设计循环水系统的传统设计 循环水系统的设计一般以供水温度 Ti 与最末端用水温度 Ts 的温差 T 为标准 见图 10 通常 温差值取 T 2 热量损失 q 按每米 10kcal hm 计算 因此 设计的循环 水流量 G 即每米管道所需的循环热损失量为 图图 8 8 图图 9 9 远 程 控 制 精品文档 7欢迎下载 G q T 10 2 5 l hm 这个设计流量只考虑到了供水管道 也就是说 只考虑了供水管道的温度损失 而没 考虑循环回水的温度损失 见图 11 2 2 2 2 循环水系统的新型设计循环水系统的新型设计 由于军团菌在低于 50 的水温中可能出现 因此对循环回水管道的温度也不能忽视 所以 我们将温差改变为供水温度 Ti 与回水温度 Tr 的温差 T 温差值 T 设定为 1 见图 12 以每米管道循环热量损失为 10kcal hm 计算 设计循环流量 G q T 10 1 10 l hm 供水温度 末端水温 图图 1010 图图 1111 只设计了供水管的循环流量只设计了供水管的循环流量 精品文档 8欢迎下载 这个流量不仅适于供水管 道 而且同样适于循环回水管 道 见图 13 在热水分水器的末端可以 设计一个动态流量平衡阀 通 过它旁通到循环水集水器 旁 通的流量等于分水器热损失的 流量 这种方式适合于系统失 调的情况下 末端的立管不会 受过大的影响 见图 14 范例范例 将图 15 以新型设计方式进 行设计 管径按延程阻力 r 30mm 水柱 每米 这一阻力对应的流 速较高 可以有效防止生物膜 在管壁上形成 动态流量平衡阀的旁通 动态流量平衡阀的旁通 分水器长度 L 20 8 10 10 8 8 2 128 米 需要弥补热损失的分水器循环 流量 G 128 10 1280 l h 旁通 流量 根据 r 30mm 水柱 每米选择相应的管径 1 旁通管径 供水温度 回水温度 图图 12 图图 13 图图 14 循环流量同时适合于供回水管道的设计循环流量同时适合于供回水管道的设计 动态流量 平 衡 阀 分水器末端旁通循环流量图示分水器末端旁通循环流量图示 精品文档 9欢迎下载 立管立管 L 14 2 28m G 28 10 280 l h 1 2 立管立管 6 6 与与 5 5 之间的主管 之间的主管 G 1280 280 1560 l h 1 立管立管 5 5 与与 4 4 之间的主管之间的主管 G 1560 280 1840 l h 1 立管立管 4 4 与与 3 3 之间的主管之间的主管 G 1840 280 2120 l h 1 1 4 立管立管 3 3 与与 2 2 之间的主管之间的主管 G 2120 280 2400 l h 1 1 4 立管立管 2 2 与与 1 1 之间的主管之间的主管 G 2400 280 2680 l h 1 1 4 至热源的主管至热源的主管 G 2680 280 2960 l h 1 1 4 循环泵的设计循环泵的设计 流量 G 2960 l h 扬程 按设计的循环流量的管道延程压力损失计算 图图 15 图图 16 精品文档 10欢迎下载 2 2 3 3 循环水管道的流量平衡循环水管道的流量平衡 平衡循环水管道的目的是避免靠近热源的立管或支管 抢走 末端立管或支管的流量 流量的失调会造成管道内过高的温差 传统的平衡方式是将静态或动态流量平衡阀安装在每个循环水立管上 使其流量与设 计流量相符 新型的平衡方式采用恒温调节阀 它根据设定的温度自动地开关流量 它们只开启为了维持所在立管或支管设定的温差所需流量 因此不会有前面的立管 抢走 后面立管流量的问题 而且 这种调节阀门不根据设计的或理论的条件调节循环回水的温度 而是根据实际 的系统工作特征进行调节 当然 在进行热力杀菌时 恒温调节阀需要处于完全开启状态 所以就产生了机械式 和电动式两种调节阀 机械式的调节阀在约 70 时完全打开调节阀 它们的优点在于不需要外接电源 但是 它们不能在更低的杀菌温度 比如 60 时完全打开 见图 17 电动式的调节阀与电子恒温混合阀的调节器相连 它们可以在任何温度下打开进行热 力杀菌 这对于不锈钢管道系统尤其有意义 因为对于这类管道只能使用 柔和 的 即 更低的一些的杀菌温度 见图 18 图图 1717 恒温调节阀恒温调节阀 图图 1818 恒温调节阀 带电动开启恒温调节阀 带电动开启 精品文档 11欢迎下载 接下来的图 19 20 为恒温调节阀在热水循环水系统中的运用方式 热水供水主管循环立管 图图 1919 立管使用恒温调节阀的热水供水及循环系统立管使用恒温调节阀的热水供水及循环系统 图图 2020 热水及循环水管道在顶棚 水平循环管使用恒温调节阀的热水系统热水及循环水管道在顶棚 水平循环管使用恒温调节阀的热水系统 精品文档 12欢迎下载 三 防烫措施 由于军团菌的出现及其所带来的对人体健康的威胁 热水供水系统的温度有了明显的 升高 从以前的 42 44 供水提高到 50 55 供水 这就已经有潜在的烫伤危险 更何 况在热力杀菌时 水温会更高 对于老人 小孩 反映敏感者 图 21 说明了烫伤时间与水温的关系 对于成年人 可参考图 22 除了在供水温度过高及热力杀菌时可能造成 全面烫伤部分 烫伤 图图 21 部分 烫伤 全面烫伤 图图 22 精品文档 13欢迎下载 烫伤外 当电子恒温混合阀出水温度失调 堵塞或冷水立管关闭 都可能造成意外的烫伤 为了防止以上所述的运行时或意外的烫伤产生 需要使用相应的防烫恒温混合阀 这种恒温混合阀能够在冷水或热水供应停止时自动关闭混合出水 见图 23 它们可以运用于每一个用水点 或者每个用水单元前面 这类恒温混合阀应该装备有过滤网和止回阀 过滤网用于保护恒温混合阀内部动作元件的灵敏度和寿命 止回阀运于防止冷热水压力差别 太大时相互干扰 回流 因为冷热水 压力差经常存在 在单个用水龙头出口还可以安装 防烫阀芯 它们设定在 47 48 超过此温度后 阀芯自动关闭出水 见图 24 图 25 为防烫恒温混合阀在系统上的运用方式 止回阀及 过 滤 器 止回阀及 过 滤 器 混合出水 图图 2525 防烫恒温混合阀在热水系统上运用图示防烫恒温混合阀在热水系统上运用图示 图图 2424 防烫阀芯防烫阀芯 图图 23 精品文档 14欢迎下载 3 3 1 1 防烫恒温混合阀的旁通方案防烫恒温混合阀的旁通方案 根据现行的欧洲卫生标准 要求用高温水直接经水龙头放出一段时间以杀灭军团菌 要达到这一目的 必须在恒温混合阀前将高温水旁通直接输送到龙头 旁通可以使用 手动或电动两种方式 手动旁通防烫恒温混合阀的方式 图手动旁通防烫恒温混合阀的方式 图 2626 手动旁通可以使用图 26 中这两种简单的方式 尽管实现手动旁通不复杂 但是其在使用时 有这些局限性 1 在实行热力杀菌时 需要打开塑料分水箱及开启手动阀门 2 有忘记关掉旁通阀的可能 这样会导致高温水直接到用水龙头 电动旁通防烫恒温混合阀 图电动旁通防烫恒温混合阀 图 2727 图图 26 图图 27 支管前手动旁通防烫恒温混合阀支管前手动旁通防烫恒温混合阀 分水器前旁通防烫恒温混合阀分水器前旁通防烫恒温混合阀 支管前电动旁通防烫恒温混合阀支管前电动旁通防烫恒温混合阀 分水器前旁通防烫恒温混合阀分水器前旁通防烫恒温混合阀 精品文档 15欢迎下载 可以使用电动球阀来实现旁通 电动球阀的控制开关建议使用带运行指示的计时器 这样就会避免手动旁通方式的隐 患 图 28 31 分别表示了电动球阀在各种冷热水杀菌系统上的应用方式 精品文档 16欢迎下载 图图 2828 双分水器前电动旁通防烫恒温混合阀双分水器前电动旁通防烫恒温混合阀 图图 2929 单个分水器前电动旁通防烫恒温混合阀单个分水器前电动旁通防烫恒温混合阀 图图 3030 双分水器前电动旁通防烫恒温混合阀双分水器前电动旁通防烫恒温混合阀 图图 3131 单分水器前电动旁通防烫恒温混合阀 带内部热水循环单分水器前电动旁通防烫恒温混合阀 带内部热水循环 精品文档 17欢迎下载 四 热水系统设计和改造建议 根据现行的欧洲军团菌防菌标准 对热水系统的设计需要做出相应的改进 下面我们 就所建系统和现在系统的设定和改造做以下建议 4 4 1 1 新建系统的设计 参考图新建系统的设计 参考图 3232 我们就以下两个方面进行说明 1 热力站 使用符合杀菌标准所需温度的热水储热水箱 使用内层表面经过防结垢处理的或带防腐蚀正极的热水储热水箱 在储热水箱至恒温混合阀之间使用可靠的耐高温管道 比如不锈钢管 使用热源部份的调节方式 以达到 水箱的热水温度 正常供水或热力杀菌的温度及相应时间 优先使用可检测回水温度的调节系统 在高危用户的系统中 使用以下调节方式 记录系统运行的程序 报警及方式 可以远程设定和控制 在系统上安装过滤器及排污阀 并且定期清洗 预留维修及检测所需的空间 进行合理的冷水进水处理 鉴于腐蚀 结垢及杂质均利于军团菌生长繁殖 2 供水管道系统 设计合理的供水及循环水管道系统 使其尽量没有任何滞水区域 避免设计为将来使用的水龙头预留支管 这样会造成 死水支路 防止水锤措施 不要在立管顶端使用空气式防水锤器 因为会造成滞水 在用水末端或分水器末端使用弹簧式防水锤阀 设计供水及循环水管道的流速需要偏高 防止生物膜寄附在管壁滋生军团菌 精品文档 18欢迎下载 使用恒温调节阀平衡循环水管道 使其温差 供水回水之间的温差 较小 在供水温差超过 50 的情况下 在用户端使用防烫恒温混合阀 如果需要水龙头热力杀菌时 建议使用自动的计时旁通方式 使用优质的高于普通标准要求的保温材料实行管道保温 在支管特殊部分及阀门等地方使用延续性的保温方式 在每个支管底部安装温度表 便于及时迅速地检测供回水温度 4 4 2 2 现存系统的改造设计 参考图现存系统的改造设计 参考图 3333 对于已建系统的改造更为复杂 我们提出以下一些建议 1 热力站 核实储热水箱是否能承受杀菌的高水温 如果不能 则需要更换水箱 在更换水箱时 需要更换内部进行了表面防结垢处理或带防腐蚀正极的水箱 在储热水箱至恒温混合阀之间使用可靠的耐高温管道 比如不锈钢管 使用热源部份的调节方式 以达到 水箱的热水温度 正常供水或热力杀菌的温度及相应时间 优先使用可检测回水温度的调节系统 在高危用户的系统中 使用以下调节方式 记录系统运行的程序 报警及方式 可以远程设定和控制 在系统上安装过滤器及排污阀 并且定期清洗 如果水箱没有做防结垢处理 则需要实行定期清洗 进行合理的冷水进水处理 鉴于腐蚀 结垢及杂质均利