Legionella เชื้อร้ายที่มากับระบบน้ำร้อนของโรงแรมและการป้องกัน

Legionella เชื้อร้ายที่มากับระบบน้ำร้อนของโรงแรมและการป้องกัน ด้วยโซลูชั่นส์ระบบปรับอากาศและสุขาภิบาล 

ท่านผู้อ่านอาจจะเคยได้ยินข่าวว่า นักท่องเที่ยวต่างชาติที่มาพักโรงแรมในบ้านเรามีการติดเชื้อ Legionella (อ่านว่า ลีจึนเนลา) และบางรายถึงขั้นเสียชีวิตหลังจากกลับไปสู่ประเทศบ้านเกิดได้ไม่นาน  ซึ่งส่งผลต่อภาพลักษณ์ที่ไม่ดีต่อประเทศไทยเป็นอย่างมาก

วันนี้ Harn จะพาทำความรู้จักกับ เชื้อ Legionella นี้กันครับว่า มีสาเหตุมาจากอะไรและจะป้องกันได้อย่างไรเพื่อสร้างความมั่นใจให้กับนักท่องเที่ยวชาวต่างชาติหรือแม้แต่กับนักท่องเที่ยวชาวไทยเองก็ตาม

Legionella คืออะไร

เชื้อ Legionella เป็นแบคทีเรียชนิดหนึ่งซึ่งก่อให้เกิดโรค Legionnaire (อ่านว่า ลีจึนแนร์) การติดเชื้อจะเกิดจากการที่เราหายใจเอาละอองน้ำที่มีเชื้อ Legionella เข้าไป  อาการของผู้ป่วยโรคนี้จะเป็นปอดอักเสบ บางรายมีอาการรุนแรงถึงขั้นเสียชีวิต  อันที่จริงแล้วเชื้อแบคทีเรีย Legionella มีอยู่ในแหล่งน้ำธรรมชาติทั่วไป เช่น ทะเลสาบ ลำธาร  น้ำฝน แต่มีอยู่ในปริมาณน้อยมากจึงไม่สร้างปัญหาให้กับมนุษย์

แต่ทว่าน้ำที่อยู่ในระบบอาคารที่มนุษย์สร้างขึ้นต่างหากที่มักก่อให้เกิดปัญหาการติดเชื้อ Legionella เพราะว่าน้ำในระบบอาคารมีสภาวะที่เอื้อให้เชื้อ Legionella เกิดการเจริญเติบโต  เพราะมันหมายถึงการที่เชื้อแบคทีเรียชนิดนี้สามารถขยายพันธ์เพิ่มขึ้นเป็นล้านเท่าได้ภายในเวลาไม่กี่วัน !   และด้วยปริมาณที่มากของมันจึงทำให้มนุษย์ติดเชื้อและเป็นโรค Legionnaire นั่นเอง

จุดที่ผู้มาพักในโรงแรมจะสัมผัสกับละอองน้ำ ได้แก่ ละอองน้ำจากฝักบัวสำหรับอาบน้ำ และละอองน้ำที่เกิดจาก Cooling Tower ซึ่งเป็นเครื่องระบายความร้อนของระบบปรับอากาศ  ละอองน้ำแบบแรกจะมีความเสี่ยงกับแขกผู้มาพักมากกว่าเพราะขณะอาบน้ำเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงการหายใจเอาละอองน้ำเข้าไปได้  ในขณะที่แบบหลังจะมีโอกาสติดเชื้อได้น้อยกว่าเพราะ Cooling Tower มักจะถูกติดตั้งอยู่บนดาดฟ้าของอาคารซึ่งจะห่างไกลจากแขกมากกว่า

ในบทความนี้เราจะเจาะลึกเฉพาะระบบน้ำร้อนในโรงแรมซึ่งเกี่ยวข้องกับละอองน้ำจากฝักบัวสำหรับอาบน้ำโดยตรง

สภาวะใดที่ทำให้แบคทีเรีย Legionella สามารถขยายพันธ์ุได้เป็นล้านเท่าภายในเวลาไม่กี่วัน

สภาวะที่ทำให้แบคทีเรีย Legionella สามารถขยายพันธ์ได้เป็นล้านเท่าภายในเวลาไม่กี่วันได้แก่

• อุณหภูมิของน้ำอยู่ในช่วงที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโต คืออยู่ในช่วง 35 – 46 °C
• น้ำนิ่งหรือเคลื่อนไหวน้อย เชื้อแบคทีเรียจะเจริญเติบโตได้ดีกว่าน้ำที่ไหลเร็ว

เรามาดูแผนภูมิแสดงการเจริญเติบโตของเชื้อ Legionella ที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิน้ำต่างๆ กันครับ

จากภาพ การเจริญเติบโตของเชื้อ Legionella สามารถอธิบายได้ดังนี้

• น้ำที่อุณหภูมิ 0-20 °C เชื้อ Legionella จะไม่สามารถเจริญเติบโตได้แต่ก็ไม่ตาย เซลล์หยุดทำงานคล้ายจำศีล
• น้ำที่อุณหภูมิ 20-50 °C เชื้อ Legionella จะมีการเจริญเติบโต
• และถ้าพูดให้แคบลง  ที่ช่วง 35-46 °C จะเป็นอุณหภูมิที่เชื้อ Legionella เจริญเติบโตได้ดีที่สุดและสามารถขยายพันธ์เป็นล้านๆเท่าได้ภายในเวลาไม่กี่วัน  นี่คือช่วงที่เราต้องระวังที่สุด
• น้ำที่อุณหภูมิ 50-55 °C เชื้อ Legionella จะไม่สามารถขยายพันธ์ได้ แต่ก็ยังมีชีวิตอยู่
• น้ำที่อุณหภูมิ 55-60 °C เชื้อ Legionella จะตายภายใน 5-6 ชั่วโมง
• น้ำที่อุณหภูมิ 60-65 °C เชื้อ Legionella จะตายภายใน 32 นาที
• น้ำที่อุณหภูมิ 65-70°C เชื้อ Legionella จะตายภายใน 2 นาที
• น้ำที่อุณหภูมิ 70-80 °C เชื้อ Legionella จะตายทันที เรียกว่าเป็นอุณหภูมิสำหรับฆ่าเชื้อ

ระบบน้ำร้อนแบบใดในโรงแรมที่เป็นบ่อเกิดของเชื้อ Legionella

ระบบน้ำร้อนในโรงแรมที่เป็นบ่อเกิดของเชื้อ Legionella นั้นจะเป็นระบบน้ำร้อนแบบรวมศูนย์ มิใช่ระบบน้ำร้อนแบบแยกอิสระห้องใครห้องมัน (ซึ่งก็คือการติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นในแต่ละห้องนั่นเอง)  สาเหตุที่โรงแรมหลายแห่งนิยมติดตั้งระบบน้ำร้อนแบบรวมศูนย์ก็เพราะว่าระบบนี้จะประหยัดพลังงานกว่าการติดเครื่องทำน้ำอุ่นทุกห้องมาก (ประหยัดกว่าถึง 4 เท่า !)

แต่อย่างไรก็ดีระบบน้ำร้อนแบบรวมศูนย์นี้ก็มีความเสี่ยงที่จะเป็นบ่อเกิดของเชื้อ Legionella ได้  เรามาทำความรู้จักกับระบบน้ำร้อนในโรงแรมที่เป็นแบบรวมศูนย์กันก่อนครับว่ามีกลไกอย่างไร

จากภาพจะไล่เรียงได้ดังนี้ คือ

1. น้ำประปาจะถูกจ่ายไปที่ Riser (ท่อประธานแนวดิ่ง) ต่างๆ ซึ่งในที่นี้มี 12 Riser สำหรับจ่ายให้ชั้นต่างๆและแต่ละชั้นก็ไปจ่ายให้สุขภัณฑ์ในห้องพักต่างๆ อีกที (จากภาพแสดงด้วยเส้นสีเขียว)
2. อีกทางหนึ่งน้ำประปาจะถูกจ่ายไปที่ HW Tank ซึ่งเป็นถังน้ำร้อนรวมของอาคาร (จากภาพแสดงด้วยเส้นสีเขียว) HW Tank นี้จะได้รับพลังงานความร้อนจากระบบทำความร้อนซึ่งปัจจุบันนิยมใช้เป็นระบบ Heat Pump ซึ่งในภาพไม่ได้แสดงเอาไว้เนื่องจากไม่ใช่จุดสนใจของบทความนี้
3. Heat Pump จะทำให้น้ำใน HW Tank ร้อนจนถึงเป้าหมายที่ 60 °C  แล้วจ่ายไปที่ Riser ต่างๆ (จากภาพแสดงด้วยเส้นสีแดง) สาเหตุที่เราต้องควบคุมให้อุณหภูมิน้ำที่จ่ายออกจาก HW Tank อยู่ที่ 60 °Cก็เพื่อยับยั้งมิให้เชื้อ Legionella เจริญเติบโตนั่นเอง  และเป็นมาตรฐานสากลที่ทั่วโลกใช้ในการออกแบบระบบน้ำร้อนแบบรวมศูนย์
4. เมื่อน้ำร้อนถูกจ่ายขึ้นไปจนถึงชั้นบนสุด จะมีการเดินท่อน้ำร้อนวนกลับ (Recirculating Line) กลับมาที่ HW Tank (จากภาพจะแสดงด้วยเส้นสีม่วง) และอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ 55 °C เหตุที่อุณหภูมิลดลงนี้เกิดขึ้นจากการที่ความร้อนของน้ำสูญเสียไปผ่านผนังท่อซึ่งถึงแม้จะหุ้มฉนวนแล้วก็ตาม  ก็ยังคงมีการสูญเสียอยู่ดี
5. เมื่อน้ำร้อนถูกใช้ไป น้ำประปาจะเข้ามาเติมใน HW Tank เพื่อให้เต็มอยู่ตลอดเวลา
6. เมื่อมีน้ำร้อนวนกลับที่อุณหภูมิ 55 °C และมีน้ำประปา (ซึ่งจะมีอุณหภูมิประมาณ 30 °C) มาเติมใน HW Tank อุณหภูมิของน้ำใน HW Tank จะมีค่าต่ำกว่าเป้าหมายซึ่งก็คือ 60 °C จึงเป็นหน้าที่ของ Heat Pump ที่จะต้องเดินเครื่องเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ำร้อนสำหรับจ่ายออกให้อยู่ที่เป้าหมายคือ 60 °C อยู่ตลอดเวลา
7. ท่อน้ำร้อนวนกลับ (Recirculating Line) มีความสำคัญอย่างยิ่ง  ลองจินตนาการดูว่า ถ้าระบบไม่มีท่อเส้นนี้ (ในภาพคือเส้นสีม่วง) ในช่วงที่โรงแรมไม่มีการใช้น้ำร้อนเช่นช่วงเที่ยงคืนถึงหกโมงเช้า (เพราะแขกเข้านอน)  น้ำในเส้นท่อสีแดงจะนิ่งไม่มีการไหลเป็นเวลา 6 ชั่วโมง   น้ำจะมีอุณหภูมิลดลงเรื่อยๆ ตามธรรมชาติเข้าสู่อุณหภูมิบรรยากาศ เมื่อแขกตื่นเช้ามาเพื่ออาบน้ำจะพบว่าน้ำไม่ค่อยร้อน  ต้องรอเป็นเวลานานหลายนาทีกว่าที่น้ำร้อนจาก HW Tank จะไหลมาถึง  แขกก็จะไม่มีความประทับใจ  การมีท่อ Recirculating Line นี้ก็เพื่อทำให้ระบบมีน้ำร้อน “พร้อม” ที่จะจ่ายให้กับสุขภัณฑ์อยู่ตลอดเวลา  และช่วยยับยั้งมิให้เชื้อ Legionella เจริญเติบโตด้วย
8. ร้อนในเส้นท่อจะถูกควบคุมให้มีค่าระหว่าง 55-60 °C เพื่อควบคุมมิให้เชื้อ Legionella เจริญเติบโต การจะควบคุมมิให้น้ำร้อนที่ไหลวนกลับมีค่าไม่ต่ำกว่า 55 °C สามารถทำได้ด้วยการเลือกขนาด Recirculating Pump ให้มีอัตราการไหล (Flow Rate) ไม่น้อยเกินไป  ถ้า Flow Rate มีค่าน้อยเกินไปจะทำให้อุณหภูมิตกลงมาก  การจะทำความเข้าใจเรื่องนี้ให้ลองจินตนาการดูครับว่าถ้า Flow Rate น้อยมากจนเกือบจะเป็นน้ำนิ่ง  น้ำที่ไหลกลับมาถึง HW Tank ก็อาจจะมีอุณภูมิลดลงจนเกือบเท่าอุณหภูมิบรรยากาศแล้ว เพราะใช้เวลานานมากในการเดินทางจนทำให้สูญเสียความร้อนไปหมด
9. สรุปคือ Recirculating Line นั้นมีความสำคัญในการยับยั้งมิให้เชื้อ Legionella เจริญเติบโต เพราะถ้าน้ำร้อนมีอุณหภูมิลดลงจาก 60 °C  จนมาตกอยู่ในช่วง 35-46 °C  แล้วเชื้อ Legionella จะเจริญเติบโตเป็นล้านเท่าภายในเวลาไม่กี่วัน  และเหตุผลที่อุณหภูมิตกลงมากก็เพราะน้ำมีอัตราการไหลต่ำเกินไปนั่นเอง ซึ่งน้ำที่มีอัตราการไหลต่ำก็คือน้ำนิ่งนั่นเอง เชื้อ Legionella จะเจริญเติบโตได้ดีในภาวะน้ำนิ่งหรือเคลื่อนไหวน้อย
10. ถึงแม้ระบบจะมี Recirculating Line แล้วก็ตาม ความท้าทายก็ยังมีอยู่ นั่นก็คือ การปรับสมดุลน้ำในแต่ละ Riser ให้ได้นั่นเอง (รวมไปถึงการปรับสมดุลน้ำระหว่างชั้นของแต่ละ Riser ด้วย ซึ่งในบทความนี้จะยังไม่ลงในรายละเอียด) ในแต่ละ Riser จะมีวาล์วสำหรับปรับสมดุลน้ำหรือที่เรามักเรียกว่า “การบาลานซ์น้ำ” (ดูภาพด้านล่าง) วาล์วสำหรับปรับสมดุลน้ำจะถูกติดตั้งเพื่อให้เราสามารถปรับปริมาณน้ำร้อนให้เข้าแต่ละ Riser ได้อย่างสมดุล   ลองจินตนาการดูครับว่าถ้าเราไม่ติดตั้งวาล์วสำหรับปรับสมดุลน้ำเลยจะเกิดอะไรขึ้น   น้ำจะมีแนวโน้มไหลเข้า Riser ใกล้ ๆ มากกว่า Riser ไกลๆแน่นอน  เนื่องจาก Riser ใกล้ ๆ เช่น Riser 1, 2, 3, 4 จะมีวงจรของท่อสั้นกว่า  จึงมีแรงเสียดทานรวมในเส้นท่อน้อยกว่า น้ำจึงไหลได้สะดวกกว่า อัตราการไหลของน้ำจึงมากกว่านั่นเอง   ในทางตรงกันข้าม น้ำใน Riser ที่อยู่ไกลๆ เช่น Riser 9, 10, 11, 12 จะมีวงจรของท่อยาวกว่า  จึงมีแรงเสียดทานรวมมากกว่า  น้ำจึงไหลได้ยากกว่า  อัตราการไหลจึงน้อยกว่า

รากเหง้าของปัญหาน้ำในระบบอาคารมีสภาวะที่เอื้อให้เชื้อ Legionella เกิดการเจริญเติบโต คือ การบาลานซ์น้ำไม่ได้

ปัญหาน้ำในระบบอาคารมีสภาวะที่เอื้อให้เชื้อ Legionella เกิดการเจริญเติบโต มักเกิดขึ้นกับระบบน้ำร้อน คือ “การบาลานซ์น้ำ” มักจะทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ  ทำให้บาง Riser มีอัตราการไหลของน้ำไม่เพียงพอจนทำให้อุณหภูมิของน้ำร้อนตก นำไปสู่ความไม่ประทับใจของแขก และถ้าบางห้องไม่มีการใช้งาน 2-3 วันขึ้นไป เชื้อ Legionella จะเกิดการเจริญเติบโตขึ้นมาก่อให้เกิดปัญหาที่ร้ายแรงขึ้นไปอีก  เหตุผลที่การบาลานซ์น้ำไม่สามารถทำได้มี 2 ประการดังนี้ คือ

1) ผู้คนมักคิดว่าการบาลานซ์น้ำของระบบน้ำร้อนนั้นเหมือนกับการบาลานซ์น้ำของระบบปรับอากาศแบบ Chilled Water System  แต่ความจริงแล้วไม่เหมือนกัน ระบบปรับอากาศแบบ Chilled Water System นั้นเป้าหมายของการบาลานซ์น้ำคือการควบคุมให้ค่า “อัตราการไหล” อยู่ในระดับที่ต้องการ  แต่การบาลานซ์น้ำร้อนนั้นเป้าหมายคือการควบคุมให้ค่า “อุณหภูมิ” อยู่ในระดับที่ต้องการไม่ใช่อัตราการไหล  การนำ Balancing Valve ในระบบปรับอากาศมาใช้กับระบบน้ำร้อนจึงไม่เหมาะสม  สมมติว่าเราปรับอัตราการไหลของทุก Riser ให้มีค่าเท่ากัน เราจะพบว่าอุณหภูมิน้ำใน Riser ไกลๆจะมีค่าต่ำกว่า Riser ใกล้ ๆ เพราะว่าน้ำต้องเดินทางไกลกว่าจึงกินระยะเวลานานกว่าจึงเกิดการสูญเสียความร้อนผ่านผนังท่อมากกว่านั่นเอง

2) การนำ Balancing Valve ในระบบปรับอากาศมาใช้กับระบบน้ำร้อนนั้น “ถ้า” เราสามารถปรับตั้งค่าอัตราการไหลให้ได้ตามที่ต้องการก็ยังดีกว่าการไม่ติดตั้ง Balancing Valve เลย  อย่างไรก็ดีการตั้งค่า Balancing Valve ให้ได้อัตราการไหลของน้ำร้อนตามที่ต้องการนั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก เพราะอัตราการไหลของน้ำใน Recirculating Line ของระบบน้ำร้อนนั้นมีค่าน้อยกว่าอัตราการไหลของน้ำเย็นในระบบปรับอากาศมาก  มากเสียจนเครื่องมือวัดไม่สามารถอ่านค่าได้  ฉะนั้นแล้วในทางปฏิบัติผู้ติดตั้งจะปรับตั้งด้วยการคาดเดา

การปรับสมดุลน้ำในระบบน้ำร้อน เพื่อให้น้ำในระบบอาคารมีสภาวะไม่เอื้อให้เชื้อ Legionella เกิดการเจริญเติบโต

ก่อนอื่นเลยเราต้องเลือกใช้อุปกรณ์ให้ถูกต้องเหมาะสม วาล์วสำหรับปรับสมดุลน้ำในระบบน้ำร้อนนั้นมีชื่อว่า Thermostatic Regulating Valve หรือ TRV ปัญหาเรื่องการบาลานซ์น้ำในระบบน้ำร้อนจะหมดไปถ้าเราเลือกใช้วาล์วชนิดนี้  Thermostatic Regulating Valve หรือ TRV นั้นจะควบคุมอุณหภูมิของน้ำร้อน  มิใช่อัตราการไหล  วาล์วชนิดนี้จะออกแบบมาให้เราสามารถปรับตั้งค่าอุณภูมิเป้าหมายได้ตามที่ต้องการ  ซึ่งกรณีของเรานี้แนะนำให้ตั้งค่าที่ 57c เนื่องจากเป็นค่าที่อยู่ระหว่าง 55c กับ 60c เมื่อน้ำร้อนที่ไหลผ่านวาล์วตัวนี้มีอุณหภูมิต่ำกว่า 57c วาล์วนี้จะเปิดเพิ่มขึ้นเองโดยอัตโนมัติ  น้ำร้อนอุณหภูมิ 60c จาก HW Tank จะไหลมาแทนที่เร็วขึ้น  อุณหภูมิน้ำที่จุดนี้จะสูงขึ้น   เมื่ออุณภูมิเข้าใกล้เป้าหมายวาล์วนี้จะหรี่ลงไปเรื่อยๆ  จนกระทั่งเมื่อบรรลุเป้าหมายวาล์วนี้จะหรี่จนสุด (แต่ไม่ปิดเพื่อหลีกเลี่ยงภาวะน้ำนิ่ง  ค่าที่วาล์วหรี่จนสุดแล้วเหลือค่าอัตราการไหลไว้ที่ค่าหนึ่งเพื่อป้องกันปัญหาน้ำนิ่งนี้ผู้ผลิตวาล์วจะออกแบบวาล์วมาตามที่มาตรฐานกำหนด เช่นที่ประเทศเยอรมันจะออกแบบตามมาตรฐานของ DVGW)

การ Commissioning ระบบน้ำร้อนในส่วนของการบาลานซ์น้ำนั้น  ถ้าเราเลือกใช้  Thermostatic Regulating Valve แล้วจะทำได้ง่ายมาก  เรียกได้ว่าผู้ติดตั้งแทบไม่ต้องทำอะไรเลย ไม่ต้องมีทักษะการบาลานซ์น้ำใดๆ เพียงแค่ตั้งค่าที่ตัววาล์วไว้ที่ 57°C เท่านั้นเป็นอันจบ  วาล์วจะทำงานเองโดยอัตโนมัติโดยไม่ใช้พลังงานไฟฟ้า  การเคลื่อนที่ของกระบอกวาล์วจะอาศัยการยืดหดตัวของวัสดุพิเศษที่อยู่ภายในกระบอก  เมื่อน้ำร้อนที่ไหลผ่านมีอุณหภูมิสูงวาล์วนี้จะหรี่ลงโดยอัตโนมัติ  และในทางตรงกันข้ามเมื่อน้ำร้อนที่ไหลผ่านมีอุณหภูมิต่ำวาล์วนี้จะเปิดเพิ่มขึ้นเองโดยอัตโนมัติ  เมื่อเป็นเช่นนี้แล้วน้ำที่ไหลผ่าน Thermostatic Regulating Valve ในทุก Riser จึงถูกควบคุมให้มีค่าอยู่ที่ 57°C อยู่ตลอดเวลา

เมื่อน้ำร้อนในทุกส่วนของระบบถูกรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 55-60 °C อยู่ตลอดเวลา  เชื้อ Legionella จึงไม่สามารถเจริญเติบโตได้  โรค Legionnaire ที่เกิดขึ้นจากระบบน้ำร้อนก็จะหมดไป จะเห็นได้ว่าการป้องกันปัญหาโรค Legionnaire ที่เกิดจากระบบน้ำร้อนนั้นสามารถแก้ปัญหาได้ไม่ยากเพียงแค่เลือกใช้วาล์วให้ถูกชนิดเท่านั้นเอง

ถ้าคุณสนใจโซลูชั่นส์ สำหรับระบบปรับอากาศและสุขาภิบาล ในอาคารหรือธุรกิจของคุณ คุณสามารถติดต่อเราได้ที่นี่ เพื่อรับข้อมูลหรือคำปรึกษาเรื่องระบบปรับอากาศและสุขาภิบาล และในบทความนี้หวังว่าท่านผู้อ่านจะได้รับประโยชน์จากบทความนี้ไม่มากก็น้อยนะครับ