Hygiene bei der Luftbefeuchtung

Kriterien für eine bestmögliche Hygienesicherheit

  • Schematische Darstellung einer Befeuchtungsstrecke_CondairSchematische Darstellung einer Befeuchtungsstrecke_Condair
  • Schematische Darstellung einer Befeuchtungsstrecke_Condair
  • Etablierung des Biofilms_Condair
  • Schnitt durch einen zu Analysezwecken tiefgefrorenen Biofilm aus einem untersuchten Hochdruckbefeuchter._Condair

Hygiene spielt bei der Luftbefeuchtung eine wichtige Rolle. Aktuelle Regelwerke wie die VDI 6022 geben wertvolle Hinweise zu Konstruktion, Planung, Herstellung und Anlagenbetrieb. Einerseits ist bei der Gebäudeklimatisierung die Luftbefeuchtung nicht wegzudenken, anderseits gilt es, grundlegende mikrobiologische Zusammenhänge zu beachten.
Bei der Entscheidung für eine bestimmte Befeuchtungstechnik empfiehlt es sich, die geplante Gerätetechnik und die Hygienemaßnahmen gewissen-haft zu überdenken. Schließlich können seröse Hygienenachweise zur Beurteilung der hygienischen Arbeitsweise von Luftbefeuchtungssystemen herangezogen werden. Für hygienische Luftbefeuchtung muss Keimbildung im Luftbefeuchter und Keimeintrag in die Anlagen- bzw. Atemluft verhindert werden. Unabhängig vom Befeuchtungsverfahren müssen dafür insgesamt 5 Hygienekriterien erfüllt werden.

Hygienekriterium 1: Befeuchtungsstrecke
Die Befeuchtungsstrecke setzt sich zusammen aus der Nebelzone und der anschließenden Expansions- und Vermischungszone. Als Nebelzone bezeichnet man den Weg hinter der Luftbefeuchtungsanlage - von der Einbringung bis zur vollständigen Aufnahme der Dampfmenge durch die Anlagenluft. Daran anschließend folgt die Expansions- und Vermischungszone. In diesem Streckenabschnitt vermischt sich die eingebrachte Feuchtigkeit gleichmäßig mit dem Luftstrom. Die Länge der erforderlichen Befeuchtungsstrecke hängt jeweils von dem in Luftrichtung folgenden Bauteil ab. Zur Vermeidung von Kondensations-Erscheinungen innerhalb der Luftleitungen ist die richtige Bemessung der Befeuchtungsstrecke außerordentlich wichtig. Auch für die richtige Feuchteregelung ist ihre Kenntnis von grundlegender Bedeutung, da die Platzierung der Regelfühler erst dort erfolgen soll, wo ausgeglichene Feuchtewerte vorliegen.

Befeuchtungsstrecken
Bei der Dampf-Luftbefeuchtung lassen sich Befeuchtungsstrecken ohne weiteres mit ausreichender Genauigkeit bestimmen. Bei beengten Platzverhältnissen bieten sich Mehrfach-Dampfverteilsysteme an. Wegen der schnelleren Durchmischung der Anlagenluft durch die großflächige Dampfeinbringung werden erhebliche Reduzierungen der Befeuchtungsstrecken erreicht.

Gleichzeitig werden Forderungen einer homogenen Dampfverteilung aus VDI 6022 Blatt 1 erfüllt.
Bei adiabaten Befeuchtungssystemen wie Hybrid-Luftbefeuchtern oder verschiedenen Verdunstern ist die Befeuchtungsstrecke bauart­bedingt festgelegt. Wesentlich schwieriger ist ihre Bestimmung bei Hochdruck- und Ultraschall-Zerstäubern. Die wichtigsten Einflussgrößen sind Feuchteerhöhung, Lufttemperatur, Luftgeschwindigkeit, Strömungsprofil und vor allem die Aerosolgrößen des zerstäubten Befeuchtungswassers. Gerade die schlechte Abscheidemöglichkeit und langsame Verduns­tung von Wasser-Aerosolen machen die Bestimmung der Befeuchtungsstrecken außerordentlich schwierig. Für eine verbindliche Be­urteilung liegen praktisch keine gesicherten Erkenntnisse vor. Nur wenn aus einem adiabaten Befeuchtungssystem keine Wasser-Aerosole ausgetragen werden, ist die zuverlässige Befeuchtungsstrecken-Bestimmung möglich.

Hygienekriterium 2: Biofilm
Das Zulaufwasser zu Luftbefeuchtern soll die mikrobiologische Qualität von Trinkwasser aufweisen. Deshalb sind maximal 100 KBE/ml zulässig. Auch diese geringe Anzahl von Mikroorganismen siedelt sich in Wasserleitungen, auf Verdunstungskörpern oder im Nassbereich von Luftbefeuchtern an und kann dort im Lauf der Zeit einen massiven Biofilm ausbilden. Dies geschieht so lange unbemerkt, bis der Biofilm im Verlauf von einigen Tagen bis Monaten entsprechend dick angewachsen ist und seine stationäre Phase erreicht. Von diesem Zeitpunkt an gibt der Biofilm kontinuierlich Keime ab und es erfolgt unkontrollierte Kontamination des Befeuchtungswassers bzw. der Anlagenluft.

Biofilme bei der ­Luftbefeuchtung
Hygienisch riskante Biofilme können sich praktisch auf allen mit Wasser benetzen Oberflächen ansiedeln und ausbreiten. Besonders gefährdet sind:
• Wasserzulaufleitungen zu
• Luftbefeuchtern
• Wasserleitungen innerhalb von Befeuchtungssystemen
• Verdunstungskörper
• Tropfenabscheider
• Wasserwannen
• Befeuchterkammern

Die Bildung von Biofilmen kann mit geeigneten Maßnahmen eingedämmt bzw. verhindert werden. Dabei sind Einzelmaßnahmen nicht zielführend, vielmehr ist nur die Kombination aller hygienerelevanten Maßnahmen schlussendlich von Erfolg gekrönt. Wesentliche Bedeutung haben dabei:
• hygienisches Befeuchtungswasser
• keine Stagnation in den Wasserleitungen
• Hygienemaßnahmen zur Keimminderung
• regelmäßige Reinigung mit Desinfektion

Keimmindernden Hygienemaßnahmen
Um das Wachstum von Biofilmen zu unterbinden sind zwingend geeignete keimmindernde Maßnahmen zu ergreifen. Dabei kommt es darauf an, dass gesundheitlich unbedenkliche Verfahren angewandt werden und für ausreichende Wirksamkeit oder zum Schutz vor Überdosierung eine genaue Regelung entsprechend der jeweiligen Befeuchtungsleistung möglich sein muss. Eine zusätzliche automatische Kapazitätskontrolle zur Überwachung der Standzeit ist ebenfalls unabdingbar.

Hygienekriterium 3: Wasser-Aerosole
Wasser-Aerosole in Klimaanlagen sind generell problematisch. Sie können ein Gesundheitsrisiko darstellen und dürfen deshalb nicht in das Luftleitungssystem eingetragen werden:
• Wasser-Aerosole können sich in Luftleitungen niederschlagen und hygienisch problematische Feuchtflächen bilden.
• Bei mikrobiologischer Belastung des Befeuchtungswassers gelangen mit den Aerosolen Keime in die Atemluft.
• Wasser-Aerosole können wegen ihrer geringen Größe nur sehr schwer und teilweise überhaupt nicht abgeschieschieden werden. Wegen ihres typisch schwebefähigen Verhaltens werden sie, ohne vollständig zu verdunsten, über weite Strecken durch die Lüftungskanäle getragen und können schließlich in die Atemluft gelangen.

Wasser-Aerosole in Verbindung mit Biofilmen
Abhängig von ihrer Größe dringen eingeatmete Wasser-Aerosole unterschiedlich weit in die Atemwege ein. Bei mikrobiologisch belastetem Befeuchtungswasser werden somit schädliche Keime tief in den Atemtrakt getragen. Deshalb sind Wasser-Aerosole gerade bei einer vorhandenen Biofilmbildung besonders sensibel zu betrachten.

Klinische Erkenntnisse
Bei klinischen Untersuchungen wurden bereits wiederholt Fälle von exogen allergischer Alveolitis (EAA) durch eingeatmete verunreinigte Wasser-Aerosole aus Zerstäubungs-Luftbefeuchtern nachgewiesen. Die Lungenerkrankung EAA wird u.  a. durch organische Stäube, Schimmelpilze, Hefen und Bakterien hervorgerufen und äußert sich in Fieber mit Husten und Atemnot. Sie kann bei geschwächten Personen lebensbedrohlich werden.
Luftbefeuchter sind nach VDI 6022 Blatt 1 so auszulegen und zu betreiben, dass Wasser-Aero­sole nicht in das Luftleitungssystem gelangen können.

Abscheidung von Wasser-Aerosolen
Handelsübliche Tropfenabscheider versagen wenn es darum geht, kleine Wasser-Aerosole aus dem Luftstrom abzuscheiden. Wegen ihrer geringen Masse passen sie sich Luftrichtungsänderungen sehr leicht an und können durch Fliehkraftwirkung nicht abgeschieden werden. Auf jeden Fall besteht bei allen Abscheider-Vorrichtungen ein Gefährdungspotential durch Biofilm-Wachstum.

Hygienekriterium 4: Feuchteregelung
Aus hygienischer Sicht kommt der richtigen Regelung von Luftbefeuchtungssystemen eine große Bedeutung zu. Taupunkt-Unterschreitungen im laufenden Anlagenbetrieb sind zu vermeiden und es soll sich kein Kondensat im Luftleitungssystem niederschlagen. Befeuchten von Luft bedeutet jedoch immer den Wechsel des Aggregatzustandes von Wasser zu Dampf; ungeeignete Regelkonzepte können auch die Umkehrung dieser Änderung des Aggregatzustandes begünstigen. Ein Blick auf das h,x-Diagramm verdeutlicht anschaulich die unterschiedlichen thermodynamischen Verläufe der einzelnen Befeuchtungsverfahren. Angesichts dieser verschiedenen Verläufe ist eine Universallösung bei der Regelung von Luftbefeuchtern von vorne herein ausgeschlossen.

Dampf-Luftbefeuchter
Die Dampf-Luftbefeuchtung ist ein nahezu isothermer Vorgang. Es findet nur eine sehr geringe Erhöhung der Lufttemperatur durch den Befeuchtungsvorgang statt. Deshalb sind bei der Feuchteregelung üblicherweise nur die Feuchte-werte der Anlagen- bzw. Raumluft zu berücksichtigen.

Adiabaten Luft­befeuchter
Bei den adiabaten Befeuchtungsverfahren Zerstäuben und Verdunsten erfolgt eine beträchtliche Abkühlung der befeuchteten Luft. Deshalb kann die Feuchteregelung in diesen Fällen nur in Verbindung mit der Regelung der Lufttemperatur erfolgen.

Hygienekriterium 5: Hygienenachweise
Für die Bewertung von Luftbefeuchtungsanlagen können unterschiedliche Hygienenachweise dienen. Befeuchtungssysteme sollen normalerweise über viele Jahre hinweg sowohl in technischer wie auch in hygienischer Hinsicht einwandfrei arbeiten.
Als Lebensmittel soll Atemluft die Hygiene-Anforderungen, welche an Lebensmittel gestellt werden, erfüllen. Neben der Einhaltung von technischer Standards und des einschlägigen Regelwerkes spielt das individuelle Hygienebedürfnis eine wichtige Rolle. Dieses ist bei der Atemluft erfahrungsgemäß besonders hoch.
Baumusterprüfungen, welche lediglich die technisch-konstruktive Übereinstimmung von Geräten und Komponenten mit bestimmten Richtlinien o. ä. bestätigen, stellen noch keinen Nachweis für hygienische Arbeitsweise dar. Eine wesentliche Voraussetzung für die Hygienesicherheit ist, dass alle mikrobiologischen und hygienerelevanten Erfordernisse umfassend betrachtet und bewertet werden. Hierzu gehören auch präventive Maßnahmen zur Eindämmung von Keimwachstum sowie gewissenhafte und nach dem heutigen Kenntnisstand vorgenommene Wartungs- und Instand­haltungsmaßnahmen. Eine Beurteilung der Hy­-gienequalität von Befeuchtungssystemen ist deshalb nur möglich, wenn alle erforderlichen Hygienemerkmale betrachtet und erfüllt werden:

• Einhaltung technischer Richtlinien
• Hygienemaßnahmen zur Keimminderung
• Regelmäßige Reinigung mit Desinfektion


 

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