Warm waterleidingen in moderne gebouwen vormen een risico vanwege de groei van schadelijke bacteriën zoals Legionella pneumophila, die de ziekte van Legionair kunnen veroorzaken. Het is vaak lastig om een temperatuur te kiezen die bacteriën doodt zonder het risico op brandwonden te vergroten.
Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST), onder leiding van Dave Yashar, hebben een patent verkregen voor een innovatief systeem. Dit systeem verhit water tot 70 °C, een temperatuur die bijna alle Legionella onmiddellijk doodt. Via een warmtewisselaar wordt het water vervolgens weer afgekoeld tot een veilige temperatuur voordat het de kranen en douches bereikt.
De belangrijkste voordelen van dit ontwerp zijn:
- Veiligheid: Het voorkomt brandwonden omdat het water wordt afgekoeld voordat het de gebruiker bereikt.
- Efficiëntie: Er gaat geen energie verloren, aangezien de warmte wordt teruggevoerd naar de verwarmer.
- Kosten: Het prototype is relatief goedkoop gebouwd, wat massaproductie toegankelijk maakt.
Hoewel het systeem geschikt is voor woningen, is het vooral waardevol voor grotere faciliteiten zoals hotels en verzorgingshuizen, waar het risico op bacteriële ophoping groter is.
NIST ontvangt nieuw patent voor microben-dodend waterverwarmingssysteem
Warm water in huishoudelijke leidingen kan een broedplaats zijn voor schadelijke bacteriën. Het verhogen van de temperatuur van de waterverwarmer doodt bacteriën grondiger, maar kan ook de menselijke huid verbranden. Onderzoekers van NIST hebben een patent verkregen voor een ontwerp van een waterverwarmer die de watertemperatuur verhoogt om schadelijke bacteriën te doden, om het water vervolgens af te koelen tot een veilige temperatuur.
Bijschrift: Een zij-aan-zij vergelijking van een typisch waterverwarmingssysteem en het nieuwe systeem dat bij NIST is uitgevonden. Een warmtewisselaar zorgt ervoor dat het watertank veilig kan worden verhit tot een hogere temperatuur, waardoor bepaalde bacteriën zoals Legionella worden gedood. (Credit: Brandon Hayes/NIST)
Het is makkelijk om warm stromend water als vanzelfsprekend te beschouwen. Eén draai aan de knop en het stroomt eruit. Maar warm waterleidingen brengen een risico met zich mee: de potentiële groei van schadelijke bacteriën. Onderzoekers bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben zojuist een patent gekregen voor een waterverwarmingssysteem dat een klasse van schadelijke bacteriën doodt. Dit vermindert het risico op de ziekte van Weil (Legionellose) en andere levensbedreigende infecties, terwijl tegelijkertijd het risico op brandwonden wordt verkleind.
De evolutie van huisinstallaties
De residentiële loodgieterij is in de afgelopen decennia drastisch veranderd. Hoewel er in het gemiddelde moderne huis meer toiletten, kranen, douches en apparaten zijn, verbruiken deze voorzieningen niet meer zoveel water als voorheen. Zo sproten veel oude douchekoppen meer dan vijf gallon water per minuut, terwijl douchekoppen die sinds de jaren '90 worden verkocht, minder dan de helft van die hoeveelheid verbruiken.
Deze veranderingen verlagen de waterrekening, maar de omvang van de leidingen die deze voorzieningen voeden, is niet aangepast. Meer leidingen in combinatie met een lagere doorstroming betekent dat water langer in de leidingen van een gebouw blijft staan. Dit warme water tussen de waterverwarmer en de douche (of een andere uitlaat) creëert ideale omstandigheden voor de groei van schadelijke bacteriën, zoals Legionella pneumophila.
Legionella gedijt in warm water
Legionella pneumophila komt van nature in lage concentraties voor in veel waterbronnen, zoals rivieren en bodems. Deze bacterie gedijt in warm water, waardoor hij zich kan ophopen in leidingnetwerken. Als water met een hoge concentratie Legionella pneumophila via kleine druppeltjes in de lucht wordt verspreid (aerosolisatie), kan het de longen binnendringen en een infectie veroorzaken: de ziekte van Legionair.
Deze ziekte — en de bacteriën die deze veroorzaken — werd in 1976 voor het eerst ontdekt door de CDC na een grote uitbraak tijdens een conventie van de American Legion, waaraan de ziekte haar naam ontleent. Het is een ernstige vorm van longontsteking met een sterftecijfer van 10%. Ouderen en mensen met een verzwakt immuunsysteem zijn bijzonder kwetsbaar.
In de VS zijn er jaarlijks iets meer dan 6.000 bevestigde gevallen van de ziekte van Legionair. Het werkelijke aantal zou wel tien keer zo hoog of hoger kunnen liggen, omdat er niet routinematig op wordt getest, maar de ziekte is nog steeds relatief zeldzaam. "Code-experts en loodgieterstechnici werken hard om blootstelling die tot uitbraken kan leiden te voorkomen," aldus Dave Yashar, de mechanisch ingenieur van NIST die de nieuwe waterverwarmer heeft uitgevonden. "Maar het kan een ingewikkeld probleem zijn om onder controle te houden, dus we hebben een manier bedacht om dit efficiënter te doen."
Het nieuwe ontwerp van de waterverwarmer
Het beheersen van de watertemperatuur in het gehele leidingnetwerk is de belangrijkste manier om bacteriële groei tegen te gaan. Het bepalen van de temperatuur waarnaar een waterverwarmer moet worden ingesteld, is een delicate balans. Als het te warm is, verbruikt de verwarmer meer energie en kan het water de bewoners verbranden. Als het niet warm genoeg is, kunnen bacteriën een probleem worden.
Bijschrift: Een prototype van het ontwerp van de waterverwarmer. De warmtewisselaar is rechtsboven zichtbaar, achter de geïsoleerde leidingen. David Yashar en zijn collega's hebben extra kleppen en elektronica in dit prototype ingebouwd om de werking te kunnen beheersen en het systeem grondig te testen. (Credit: NIST)
Legionella pneumophila gedijt bij temperaturen tussen de 20 en 45 graden Celsius (68-113 graden Fahrenheit). Meestal worden waterverwarmers in woonhuizen ingesteld op 49 °C (120 °F) en iets warmer in faciliteiten met een hoge bezettingsgraad. Deze temperaturen in de warmwatertank zullen de bacteriële groei vertragen en kunnen sommige Legionella pneumophila doden, maar niet volledig. Zodra het water de verwarmer verlaat en het leidingnetwerk van het gebouw betreedt, koelt het water in de leidingen af tot de ideale temperatuur voor Legionella, waardoor overlevende bacteriën zich kunnen vermenigvuldigen.
Het patent van David Yashar beschrijft een type waterverwarmer die het water veilig kan verhitten tot een veel hogere temperatuur van 70 °C (160 °F), wat warm genoeg is om bijna alle Legionella vrijwel onmiddellijk te doden. Sommige robuuste, hittebestendige microben kunnen bij deze temperaturen overleven, maar die vormen geen groot risico voor de volksgezondheid. Direct nadat het water de tank verlaat, koelt een warmtewisselaar het uitgaande water af tot een veilige temperatuur voordat het naar kranen, douches en andere voorzieningen in huis wordt gestuurd.
Hoe de warmtewisselaar werkt
Een warmtewisselaar is een apparaat dat warmte overbrengt tussen twee vloeistoffen zonder dat ze in direct contact met elkaar komen. Stel je een lange, kronkelige rietje voor vol heet water dat door een bak koud water gaat. Het hete water koelt af terwijl het door het rietje stroomt, en het koude water in de bak warmt op. De warmtewisselaar maakt het mogelijk om het water af te koelen tot een veilige temperatuur zonder live Legionella uit een andere bron te introduceren.
Efficiëntie, veiligheid en kosten
Dit systeem verspilt geen energie, omdat de extra warmte wordt teruggevoerd in de waterverwarmer. Het is bovendien inherent veilig tegen verbrandingen, omdat de leidingen zo zijn gerangschikt dat het onmogelijk is voor heet water om naar buiten te treden zonder eerst te zijn afgekoeld tot een veilige temperatuur.
Het ontwerp is over het algemeen relatief goedkoop. "We hebben ons prototype op residentiële schaal gebouwd door een standaard waterverwarmer aan te passen met ongeveer $100 aan extra componenten," zegt Yashar, "en die kosten zouden door een fabrikant verder kunnen worden verlaagd." Hoewel dit nieuwe ontwerp zou werken met waterverwarmers voor eengezinswoningen, gelooft Yashar dat het het meest nuttig zal zijn in grotere faciliteiten zoals verzorgingshuizen en hotels. Beheerders van die gebouwen moeten over het algemeen kostbare, actieve stappen ondernemen om te voorkomen dat bacteriën zoals Legionella zich ophopen in hun leidingen, en dit ontwerp zou een kosteneffectief, passief alternatief kunnen bieden.
"Warm water is een essentieel onderdeel van het dagelijks leven," aldus Yashar. "Het is spannend om een nieuwe innovatie toe te voegen aan een oude technologie."
NIST ontvangt nieuw patent voor microben-dodend waterverwarmingssysteem
Warm water in huishoudelijke leidingen kan een broedplaats zijn voor schadelijke bacteriën. Het verhogen van de temperatuur van de waterverwarmer doodt bacteriën grondiger, maar kan ook de menselijke huid verbranden. Onderzoekers van NIST hebben een patent verkregen voor een ontwerp van een waterverwarmer die de watertemperatuur verhoogt om schadelijke bacteriën te doden, om het water vervolgens af te koelen tot een veilige temperatuur.
Bijschrift: Een zij-aan-zij vergelijking van een typisch waterverwarmingssysteem en het nieuwe systeem dat bij NIST is uitgevonden. Een warmtewisselaar zorgt ervoor dat het watertank veilig kan worden verhit tot een hogere temperatuur, waardoor bepaalde bacteriën zoals Legionella worden gedood. (Credit: Brandon Hayes/NIST)
Het is makkelijk om warm stromend water als vanzelfsprekend te beschouwen. Eén draai aan de knop en het stroomt eruit. Maar warm waterleidingen brengen een risico met zich mee: de potentiële groei van schadelijke bacteriën. Onderzoekers bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben zojuist een patent gekregen voor een waterverwarmingssysteem dat een klasse van schadelijke bacteriën doodt. Dit vermindert het risico op de ziekte van Weil (Legionellose) en andere levensbedreigende infecties, terwijl tegelijkertijd het risico op brandwonden wordt verkleind.
De evolutie van huisinstallaties
De residentiële loodgieterij is in de afgelopen decennia drastisch veranderd. Hoewel er in het gemiddelde moderne huis meer toiletten, kranen, douches en apparaten zijn, verbruiken deze voorzieningen niet meer zoveel water als voorheen. Zo sproten veel oude douchekoppen meer dan vijf gallon water per minuut, terwijl douchekoppen die sinds de jaren '90 worden verkocht, minder dan de helft van die hoeveelheid verbruiken.
Deze veranderingen verlagen de waterrekening, maar de omvang van de leidingen die deze voorzieningen voeden, is niet aangepast. Meer leidingen in combinatie met een lagere doorstroming betekent dat water langer in de leidingen van een gebouw blijft staan. Dit warme water tussen de waterverwarmer en de douche (of een andere uitlaat) creëert ideale omstandigheden voor de groei van schadelijke bacteriën, zoals Legionella pneumophila.
Legionella gedijt in warm water
Legionella pneumophila komt van nature in lage concentraties voor in veel waterbronnen, zoals rivieren en bodems. Deze bacterie gedijt in warm water, waardoor hij zich kan ophopen in leidingnetwerken. Als water met een hoge concentratie Legionella pneumophila via kleine druppeltjes in de lucht wordt verspreid (aerosolisatie), kan het de longen binnendringen en een infectie veroorzaken: de ziekte van Legionair.
Deze ziekte — en de bacteriën die deze veroorzaken — werd in 1976 voor het eerst ontdekt door de CDC na een grote uitbraak tijdens een conventie van de American Legion, waaraan de ziekte haar naam ontleent. Het is een ernstige vorm van longontsteking met een sterftecijfer van 10%. Ouderen en mensen met een verzwakt immuunsysteem zijn bijzonder kwetsbaar.
In de VS zijn er jaarlijks iets meer dan 6.000 bevestigde gevallen van de ziekte van Legionair. Het werkelijke aantal zou wel tien keer zo hoog of hoger kunnen liggen, omdat er niet routinematig op wordt getest, maar de ziekte is nog steeds relatief zeldzaam. "Code-experts en loodgieterstechnici werken hard om blootstelling die tot uitbraken kan leiden te voorkomen," aldus Dave Yashar, de mechanisch ingenieur van NIST die de nieuwe waterverwarmer heeft uitgevonden. "Maar het kan een ingewikkeld probleem zijn om onder controle te houden, dus we hebben een manier bedacht om dit efficiënter te doen."
Het nieuwe ontwerp van de waterverwarmer
Het beheersen van de watertemperatuur in het gehele leidingnetwerk is de belangrijkste manier om bacteriële groei tegen te gaan. Het bepalen van de temperatuur waarnaar een waterverwarmer moet worden ingesteld, is een delicate balans. Als het te warm is, verbruikt de verwarmer meer energie en kan het water de bewoners verbranden. Als het niet warm genoeg is, kunnen bacteriën een probleem worden.
Bijschrift: Een prototype van het ontwerp van de waterverwarmer. De warmtewisselaar is rechtsboven zichtbaar, achter de geïsoleerde leidingen. David Yashar en zijn collega's hebben extra kleppen en elektronica in dit prototype ingebouwd om de werking te kunnen beheersen en het systeem grondig te testen. (Credit: NIST)
Legionella pneumophila gedijt bij temperaturen tussen de 20 en 45 graden Celsius (68-113 graden Fahrenheit). Meestal worden waterverwarmers in woonhuizen ingesteld op 49 °C (120 °F) en iets warmer in faciliteiten met een hoge bezettingsgraad. Deze temperaturen in de warmwatertank zullen de bacteriële groei vertragen en kunnen sommige Legionella pneumophila doden, maar niet volledig. Zodra het water de verwarmer verlaat en het leidingnetwerk van het gebouw betreedt, koelt het water in de leidingen af tot de ideale temperatuur voor Legionella, waardoor overlevende bacteriën zich kunnen vermenigvuldigen.
Het patent van David Yashar beschrijft een type waterverwarmer die het water veilig kan verhitten tot een veel hogere temperatuur van 70 °C (160 °F), wat warm genoeg is om bijna alle Legionella vrijwel onmiddellijk te doden. Sommige robuuste, hittebestendige microben kunnen bij deze temperaturen overleven, maar die vormen geen groot risico voor de volksgezondheid. Direct nadat het water de tank verlaat, koelt een warmtewisselaar het uitgaande water af tot een veilige temperatuur voordat het naar kranen, douches en andere voorzieningen in huis wordt gestuurd.
Hoe de warmtewisselaar werkt
Een warmtewisselaar is een apparaat dat warmte overbrengt tussen twee vloeistoffen zonder dat ze in direct contact met elkaar komen. Stel je een lange, kronkelige rietje voor vol heet water dat door een bak koud water gaat. Het hete water koelt af terwijl het door het rietje stroomt, en het koude water in de bak warmt op. De warmtewisselaar maakt het mogelijk om het water af te koelen tot een veilige temperatuur zonder live Legionella uit een andere bron te introduceren.
Efficiëntie, veiligheid en kosten
Dit systeem verspilt geen energie, omdat de extra warmte wordt teruggevoerd in de waterverwarmer. Het is bovendien inherent veilig tegen verbrandingen, omdat de leidingen zo zijn gerangschikt dat het onmogelijk is voor heet water om naar buiten te treden zonder eerst te zijn afgekoeld tot een veilige temperatuur.
Het ontwerp is over het algemeen relatief goedkoop. "We hebben ons prototype op residentiële schaal gebouwd door een standaard waterverwarmer aan te passen met ongeveer $100 aan extra componenten," zegt Yashar, "en die kosten zouden door een fabrikant verder kunnen worden verlaagd." Hoewel dit nieuwe ontwerp zou werken met waterverwarmers voor eengezinswoningen, gelooft Yashar dat het het meest nuttig zal zijn in grotere faciliteiten zoals verzorgingshuizen en hotels. Beheerders van die gebouwen moeten over het algemeen kostbare, actieve stappen ondernemen om te voorkomen dat bacteriën zoals Legionella zich ophopen in hun leidingen, en dit ontwerp zou een kosteneffectief, passief alternatief kunnen bieden.
"Warm water is een essentieel onderdeel van het dagelijks leven," aldus Yashar. "Het is spannend om een nieuwe innovatie toe te voegen aan een oude technologie."
Groetjes,