Instandhaltung von Kühltürmen

So lässt sich das Legionellen-Risiko verringern

Ich erinnere mich noch, dass ich es als Kind im Hochsommer immer klasse fand, wenn ich in Düsseldorf durch den Hofgarten ging und am „Grönejong “, einer beeindruckenden Fontäne, vorbeikam: Wenn der Wind günstig stand, bekam man wunderbar feinen, kühlenden Sprühnebel ab. Wenn mir das heute passiert, weiß ich zu viel über Mikrobiologie im Wasser und das Risiko von Legionellen-Erkrankungen, um das noch uneingeschränkt genießen zu können.

Bild: Baltimore Aircoil International nvrichtlinie-vdi-2047_legionellen_risiko_verringern-t12_702x363

Wieso wirkt Sprühnebel kühl?
Die kühlende Wirkung entsteht durch die Verdunstung von Wasser. Das kennen Sie nicht nur von der Fontäne, sondern merken es auch daran, wie schnell Sie selbst an warmen Tagen anfangen zu frieren, wenn Sie nach dem Duschen nass im Durchzug stehen. Wasser verdunstet nicht erst, wenn es sehr heiß wird und man Dampf sieht, sondern praktisch immer. Für die Verdunstung braucht es Energie, die das Wasser der Umgebung entzieht, das heißt die Umgebung wird kühler. Wasser ist dabei – mal wieder – etwas Besonderes: Aufgrund seiner Molekülstruktur braucht die Verdunstung von wenig Wasser viel Energie. Outdoor-Profis wissen, dass Sie bei der Sahara-Durchquerung nicht auf gekühlte Getränke verzichten müssen, wenn sie die Flasche in ein nasses Tuch wickeln und das Ganze dem Fahrtwind aussetzen. Was sie damit gebaut haben, ist eine Verdunstungskühlanlage.

Bild: Kryschi Wasserhygienekuehlanlage_kryschiVerdunstungskühlanlagen für technische Prozesse werden oft auch Kühltürme genannt, obwohl dieser Name eigentlich nur bei den Großanlagen an Kraftwerken seine Berechtigung hat; die kleineren Anlagen, Zellenkühler genannt, sind meist keine Türme, sondern viereckige Kästen mit Seitenlängen von ein paar Metern.
Sie alle funktionieren nach demselben Prinzip: Eine warme Flüssigkeit wird durch Rohre geleitet, die nun nicht von einem nassen Handtuch umgeben sind, sondern von einem sogenannten Rieselkörper. Dieser wird ständig mit Wasser berieselt oder besprüht und von Ventilatoren angepustet. Bei Großkühltürmen kann man auf den Ventilator meist verzichten, weil der durch die Kaminwirkung entstehende Sog ausreicht.

Ist Frischwasserkühlung eine Lösung?
„Junge, lass nicht die ganze Zeit das Wasser laufen! Das kostet Geld!“ Das ist auch so eine Erinnerung aus meiner Kindheit. Wenn man tatsächlich die ganze Zeit frisches Wasser verrieseln würde, wäre der Verbrauch ziemlich groß. Aber man könnte ja unter den Rieselkörper eine Wanne stellen, das nicht verdunstete Wasser auffangen und nochmal versprühen. Das tut man auch bei den meisten Nasskühlern: Sie führen das Wasser im Kreislauf.


Die VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik hat als Hilfe für Betreiber einen Beipackzettel für Verdunstungskühlanlagen erstellt, den Sie sich hier kostenfrei herunterladen können.


Spätestens jetzt entsteht aber Leben im Kreislaufwasser: Das Wasser nimmt bei seinem Weg über die Rieselkörper ständig den Staub aus der Luft mit, manchmal auch Insekten, und bei großen Anlagen kann es durchaus vorkommen, dass kleine Tiere, beispielsweise Nager oder Vögel, in der Wanne – technisch heißt sie Kühlturmtasse – ertrinken. Von allem, was in diesem Wasser landet, können sich Bakterien ernähren.

Es gibt überall, sogar in unserem Trinkwasser, Bakterien. Das ist auch nicht schlimm, das kennt unser Körper und kann damit umgehen. Die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung sind gerade so gewählt, dass man sich nicht sorgen muss, davon zu erkranken. Nur wenn es zu viele und die falschen sind, werden Bakterien zur Herausforderung für unser Immunsystem: Wir können krank werden. Beim Kreislaufwasser besteht die Gefahr, dass sich krankmachende Bakterien (Keime) stark vermehren. Da das Wasser versprüht wird, kann es dann dazu kommen, dass Tröpfchen dieses verunreinigten Wassers ausgestoßen und von Menschen eingeatmet werden.

Verdunstungskühlanlagen haben normalerweise Tropfenabscheider, die genau das verhindern sollen. Also alles in Butter? Meistens ja, aber … Wenn besonders viel Wärme abgeführt werden muss, muss viel Wasser verdunstet werden. Das regelt man nicht, indem man mehr Wasser über den Rieselkörper kippt, sondern indem man mehr „Durchzug“ erzeugt. Solange die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Kühler klein genug bleibt, funktioniert so ein Tropfenabscheider, aber regelt man den Ventilator zu hoch, kommt es zum Tropfenmitriss.

Tropfen ganz vermeiden?
Bei einem Trockenkühler werden die warmen Rohrschlangen mit Luft angepustet, die Luft nimmt  die Wärme mit. Damit ist klar: Ein Trockenkühler kann bestenfalls bis zur Umgebungstemperatur herunterkühlen. Wenn die im Sommer sehr hoch wird, reicht das mitunter nicht mehr. Ein Gartenschlauch macht aus dem Trockenkühler einen Do-it-yourself-Nasskühler mit Frischwasser-Ablaufkühlung. Versprüht wird Trinkwasser, das nach dem Kühlen einfach abläuft. Also alles in Butter? Nein, denn auf den berieselten, über einige Zeit ständig feuchten Rohren bildet sich ein biologischer Rasen. Man sieht das sofort, wenn man nach einiger Zeit des Nassbetriebs mal in solch einen Kühler hineinschaut. Solche Anlagen haben keinen Tropfenabscheider, weil sie ja normalerweise trocken betrieben werden. Der Sprühnebel kann also ungehindert austreten.

Die in den Medien bekannt gewordenen Ausbrüche von Legionellen-Infektionen 2013 in Ulm und 2015 in Warstein  haben gezeigt, dass sich die krankmachenden Tröpfchen über Kilometer hinweg verteilen können. Wie sind da eigentlich die Großkühltürme von Kraftwerken zu sehen? Aus einem Großkühlturm, der mehrere hundert Megawatt an thermischer Energie abführt, steigt der Schwaden doch weit auf in die Atmosphäre und müsste sich noch weiter verteilen? Da müsste es doch eine Epidemie noch größeren Ausmaßes geben?

Tatsächlich sind bislang keine Fälle von Legionellose-Epidemien durch Großkühltürme bekannt. Die Fachleute erklären das so: Der Schwaden wird bei Großanlagen durch den extrem starken Auftrieb so weit hochgetragen, durch Umgebungsluft verdünnt und in höheren Luftschichten Kälte, Austrocknung und UV-Strahlung ausgesetzt, dass offenbar kein infektiös wirkendes Aerosol mehr in Bodennähe ankommt. Bei Kleinanlagen hingegen gibt es nur wenig Auftrieb, sodass der Schwaden durch den Wind praktisch sofort horizontal verteilt werden kann.

Es kommt hinzu, dass Großkühltürme von professionellem Personal betrieben werden, das gut ausgebildet ((Verweis auf Schulungen)) ist, den Kühlturm nach geordneten Prozessen instand hält, überwacht und reinigt. All das sind risikomindernde Faktoren.

Ganz anders bei einem Zellenkühler in einem kleinen oder mittelständischen Gewerbebetrieb: Häufig muss sich hier jemand nebenher um den Kühler kümmern oder es kümmert sich tatsächlich niemand um die Anlage, solange sie klaglos funktioniert. Hier fällt ein Problem mitunter erst auf, wenn das Wasser so massiv mit Bakterien beladen ist, dass der Biofilm auf den Rohrbündeln wie eine Wärmedämmung wirkt oder eine Pumpe durch Klumpen davon ausfällt und die Kühlung nicht mehr funktioniert. Es sind sogar Fälle bekannt geworden, bei denen der Rieselkörper unter der Last des aufgewachsenen Biofilms zusammenbrach.

Legionellosen sind meldepflichtig. Wenn es zu einer Häufung kommt, fangen die örtlichen Behörden sofort mit der Ursachensuche an. Das war bislang schwierig, da die Aufstellungsorte von Verdunstungskühlanlagen nicht bekannt waren und die Anlagen – anders als Großkühltürme – nicht besonders auffällig sind. Aber am 02.06.2017 hat sich die Welt geändert: Der Bundesrat hat die 42. BImSchV verabschiedet, die Verdunstungskühlanlagen zu anzeigepflichtigen Anlagen erklärt: Wer solch eine Anlage betreibt, muss deren Standort und technische Parameter der zuständigen Behörde anzeigen.

Verdunstungskühlanlagen sind unverzichtbar
Problematisch sind in erster Linie – das hat beispielsweise der Vorfall in Ulm gezeigt – Anlagen, die nicht regelmäßig und nach dem Stand der Technik instand gehalten werden. Großbetreiber sind sich zumeist ihrer Betreiberverantwortung und -haftung bewusst und haben entsprechende Prozesse implementiert. Es wird vermutet, dass es häufig die kleinere Anlagen sind, bei denen sich der Betreiber des Risikos der Anlage gar nicht bewusst ist und sie folglich munter nutzt und nicht anschaut, solange sie keine Störungen verursacht.

Schuld hieran ist nicht zuletzt auch eine fehlende Sensibilisierung der Anlagenbetreiber, denen Anlagen mit Vertriebsargumenten wie „Unsere Anlage ist hygienegerecht konstruiert.“, „Hygienezertifiziert“ und ähnlichen verkauft werden. Dabei muss klar gesagt werden, dass sich jeder Anlagenhersteller der Risiken bewusst sein muss. Ein potenzieller Käufer sieht die Anlage jedoch zunächst nur als Möglichkeit zur Wärmeentsorgung. Ihn zu sensibilisieren ist daher auch Aufgabe des Anlagenherstellers.

Rainer Kryschi, Vorsitzender des Ausschusses VDI 2047 Blatt 2, stellt fest: „Legionellen sind technisch beherrschbar. Man muss sich allerdings in Bezug auf seine individuelle Anlage schlau machen und die gebührende Sorgfalt beim Betrieb walten lassen.“

Die gebührende Sorgfalt setzt sich zusammen aus betriebsinternen und durch die 42. BImSchV vorgegebenen Überwachungsmaßnahmen und den daraus abgeleiteten Steuerungsmaßnahmen, regelmäßiger Instandhaltung und Dokumentation sowie der Schulung des mit dem Bedienen und dem Betrieb der Anlage beauftragten Personals, beispielsweise durch VDI-Partnerschulungen nach VDI 2047. Nur so kann der Betreiber einer Anlage im Fall eines Legionellen-Ausbruchs dem Vorwurf der Fahrlässigkeit entgehen.

Die VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik hat als Hilfe für Betreiber einen Beipackzettel für Verdunstungskühlanlagen erstellt, den Sie sich hier kostenfrei herunterladen können.

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Thomas WollsteinAutor: Thomas Wollstein
Position beim VDI: Technisch-wissenschaftlicher Mitarbeiter in der VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik, Betreuer Fachbereich Facility-Management, Mitarbeit im Fachbereich Technische Gebäudeausrüstung.
Aufgabe beim VDI: Technische Regelsetzung, Mitgliederbetreuung und -gewinnung

 

 

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