FRISCHLUFT ODER ZIRKULATIONSLUFT? Eine wirtschaftliche Betrachtung der Entstaubungs-, Heizungs- und Befeuchtungsanlagen in Textilfabriken. Von Consult.-Ingenieur Oscar Gerold, Berlin. (Schluß von S. 472 d. Bd.) GEROLD: Frischluft oder Zirkulationsluft? II. Betriebskosten für die Karderie. A. Heizung. Angenommen sei wieder bei einer Heizperiode von 180 Tagen im Jahre eine Durchschnittstemperatur der Außenluft von 0° und weiter, daß bei dieser Durchschnittstemperatur früh morgens in den Arbeitssälen eine Temperatur von + 10° herrsche; dann ist in der ersten Morgenstunde vor Inbetriebsetzung zunächst die Saalluft von + 10° auf + 20° zu erwärmen. Hierzu sind nötig 1930 × 10 × 0,31 =     5980 WE der einmalige Luftwechsel von 0° auf + 20°    = 1930×20×0,31 =   11960  „ Ausstrahlung des Mauerwerks 300 × 2 × 15 =     9000  „ Verdunstung des an den Mauern konden-    sierten Wassers =     3000  „ –––––––––––––––– Summa rd. 30000 WE In jeder der folgenden zwölf Tagesstunden sind zu erzeugen \frac{104000}{2}=52000\mbox{ WE}. (Zur Erwärmung einer Luftmenge von 0° auf + 20° wird ja nur die halbe Anzahl Wärmeeinheiten wie von – 20° auf + 20° gebraucht.) Es ergibt sich also für zwölf Stunden 12 × 52000 = 624000 WE, so daß an einem vollen Arbeitstag 624000 + 30000 = 654000 WE erzeugt werden müssen. Hierzu gehören einschl. der Kesselverluste von 10 v. H. \frac{654000+65400}{4000}=180\mbox{ kg} Kohlen in einem Tage und in der ganzen Heizperiode von 180 Tagen 180 × 180 = 32400 kg Kohlen in einem Jahr. B. Befeuchtung. Angenommen sei wieder, daß frühmorgens in den Arbeitssälen eine Durchschnittstemperatur von + 10° herrsche, und daß die Luft bei dieser Temperatur bis zu 7 5 v. H. gesättigt sei. Dann enthält 1 cbm Luft bei + 10° und 75 v. H. Sättigung 0,007 kg Wasserdampf, 1 cbm Luft bei + 20° und 75 v. H. Sättigung 0,013 kg Wasserdampf. Es müssen also der Luft zur Erhaltung eines konstanten Feuchtigkeitsgehaltes bei ihrer Erwärmung von + 10° auf + 20° zugeführt werden für 1 cbm 0,013 – 0,07 = 0,006 kg Wasserdampf. In der ersten Arbeitsstunde ist zu befeuchten: 1. die Raumluft von 1930 cbm, 2. die i. d. Std. zugeführten 6430 cbm Frischluft. Diese 1930 + 6430 = 8360 cbm Luft brauchen 8360 × 0,006 = 50 kg Wasser. In jeder folgenden Arbeitsstunde sind zu befeuchten 6430 cbm Frischluft mit 6430 × 0,006 = 38,5 kg Wasser. Mithin sind an einem vollen Tage noch zuzuführen 9 × 38,5 = 347 kg. Der Raum von 1930 cbm enthält bei + 20° und 75 v. H. Feuchtigkeit im ganzen 1930 × 0,013 = 25 kg Wasser. Wenn hiervon das Gespinst stündlich 10 v. H. absorbiert, so sind in zehn Arbeitsstunden noch zuzuführen 25 kg, also in Summa in einem Tag von zehn Stunden 422 kg Wasser. Zu dessen Verdampfung gehören 422 × 637 = rd. 265000 WE und zu deren Erzeugung \frac{265000+26500}{4000}=73\mbox{ kg} Kohlen in einem Tag. Da nun angenommen wurde, daß an 240 Arbeitstagen im Jahre Wasserdampf für die Befeuchtung zugeführt werden soll, so werden gebraucht 240 × 73 = 17500 kg Kohlen im Jahr. Da die oben angegebene Wärmemenge den Durchschnitt bedeutet, so muß die Anlage natürlich imstande sein, bei strenger Kälte das Doppelte der Durchschnittsmenge zu leisten, also 2 × 265000 = 530000 WE in einem Tag oder 53000 WE i. d. Std. hervorzubringen und hierzu gehören \frac{53000}{9000}=6\mbox{ qm} Dampfkessel Heizfläche. III. Anlagekosten für die Vorspinnerei. Laut Ausführung wird zu der zurückgeleiteten Zirkulationsluft i. d. Std. 4400 cbm Frischluft gemischt. Zur Erwärmung dieser Luftmenge von – 20° auf + 20° werden gebraucht. 4400 × 40 × 0,31 =   54560 WE dazu die Ausstrahlung durch die Außenmauern =   20000   „ –––––––––– Summa rd. 75000 WE hiervon gehen ab die von der Saalheizung    erzeugten 67000   „ –––––––– so daß zur Erzeugung übrig bleiben   8000 WE Hierzu gehören \frac{8000}{9000}=1\mbox{ qm} Dampfkessel-Heizfläche sowie laut Berechnung \frac{8000}{2755}=3\mbox{ qm} Heizspiralen. IV. Betriebskosten für den Vorspinnsaal. A. Heizung. Analog dem Kardensaal ist zunächst die Raumluft (1800 cbm) in der ersten Morgenstunde vor dem Betrieb durchschnittlich von + 10° auf +20° zu erwärmen. Hierzu sind erforderlich: 1800 × 10 × 0,31 =   5580 WE der einmalige Luftwechsel von 0° auf + 20° 1800 × 20 × 0,31 = 11160   „ Ausstrahlung des Mauerwerks 250 × 2 × 15 =   7500 WE Verdunstung des am Mauerwerk konden-    sierten Wassers                               ungefähr =   2800 „ –––––––– Für die erste Morgenstunde also in Summa 27000 WE In jeder folgenden Tagesstunde war durchschnittlich zu erzeugen: \frac{75000}{2} =   37500 WE an einem Arbeitstage also 12 × 37500 = 450000   „ Die Gesamtwärmemenge beträgt demnach 27000 WE + 450000 WE = 477000 WE. Zur Erzeugung dieser Wärmemenge einschließlich der Verluste im Dampfkessel gehören \frac{477000+47700}{4000}=\frac{524000}{4000}=131\mbox{ kg} Kohlen für 1 Tag und in der ganzen Heizperiode von 180 Tagen 180 × 131 = 23600 kg Kohlen für 1 Jahr. B. Befeuchtung. Es sind in der ersten Arbeitsstunde zu befeuchten: die Raumluft 1805 cbm + zugeführte Frischluft 4400 cbm = 6200 cbm Luft. Hierzu sind nötig lt. früherer Berechnung6200 × 0,006 =   37 kg Wasser in den neun folgenden Arbeitsstunden    sind zu befeuchten je 4400 cbm    Luft, welche im ganzen aufnehmen                                  9 × 4400 × 0,006 = 239 „       „ der Raum von 1800 cbm enthält wieder    laut früherer Berechnung 1805 × 0,013    = 24 kg Wasserdampf. Die Aufnahme    des Gespinstes von 10 v. H. stünd-    lich ergibt dann in 10 Stunden =   24 „       „ ––––––––––––––––––––––– Mithin der Wasserbedarf an 1 Arbeitstage     300 kg Wasser Die hierzu nötige Verdampfungswärme beträgt 300 × 637 = 190000 WE und der hierfür erforderliche Kohlenbedarf einschließlich der Kesselverluste \frac{190000+19000}{4000}=52 kg für 1 Tag. An den für die Befeuchtung mit Dampf angenommenen 240 Tagen wird mithin gebraucht 240 × 52 = 12500 kg Kohlen für 1 Jahr. Die Anlage muß natürlich wiederum imstande sein, das Doppelte dieser Durchschnittswärmemenge zu erzeugen, also 2 × 190000 WE für 1 Tag oder 2× 19000 = 38000 = 38000 WE i. d. Std. und hierzu gehören \frac{38000}{9000}= ungefähr 4 qm Dampfkessel-Heizfläche. Es werden also an Dampfkessel-Heizfläche gebraucht: für die Karderie: Heizung 3,5 + Befeuchtung 6 =   9,5 qm „  Vorspinnerei: „ 1    +         „          4 =   5     „ –––––– Im ganzen 14,5 qm Hierdurch wird eine Neuanschaffung eines Dampfkessels gewöhnlich nicht nötig. Weitere Anlagekosten sind: für die Karderie 11,6 qm Heizspiralen M 520,–, „ „ Vorspinnerei   3 „ „ „ 150,–. Die Zusammenstellung der Gesamtkosten der Entstaubung mit Erhaltung konstanter Temperatur und konstantem Feuchtigkeitsgehalt mittels Rückleitung der Zirkulationsluft unter Zumischung von etwa 15 v. H. ergibt folgendes: Anlagekosten für die Karderie. Entstaubungsanlage, bestehend aus Beth-    Filtern und Exhaustoren, der nötigen Saug-    und Druckrohrleitung sowie den nötigen    Vorgelegen mit Fracht und Montage M 20400,– die erforderlichen Heizspiralen „     520,– –––––––––– Summa M 20920,– Anlagekosten für die Vorspinnerei. Entstaubungsanlage, bestehend aus Beth-    Filtern usw. wie vorher M 11250,– die erforderlichen Heizspiralen „     150,– ––––––––––– Summa M 11400,– Betriebskosten für die Karderie. Kraftbedarf 24 PS à M 100 f. 1 Jahr M 2400,– Heizung 32400 kg Kohlen à M 1,80 v.H. kg „   583,– Befeuchtung 17500 kg Kohlen „   315,– Amortisation, Verzinsung und Reparaturen    zusammen 15 v. H. vom Anlagekapital    M 20920,– „ 3138,– –––––––––– Summa M 6436,– Betriebskosten für die Vorspinnerei. Kraftbedarf 14 PS à M 100 f. 1 Jahr M 1400,– Heizung 23600 kg Kohlen à M 1,80 v. H. kg „   425,– Befeuchtung 12500 kg Kohlen „   225,– Amortisation, Verzinsung und Reparaturen    15 v. H. vom Anlagekapital von M 11400 „ 1710,– –––––––––– Summa M 3760,– Bei der jetzt folgenden Gesamtzusammenstellung der gewonnenen Resultate sei bezeichnet mit System I die Austreibung der mehr oder weniger entstaubten Luft ins Freie und den Ersatz dieser abgesaugten Staubluft durch Frischluft, System II die Rückleitung der entstaubten Luft in den Arbeitssaal nach Hinzumischung von etwa 15 v. H. Frischluft. System I System II Anlagekosten: Kardensaal M 31100 M 20920 Vorspinnsaal „ 17100 „ 11400 Betriebskosten: Kardensaal „ 11100 „   6436 Vorspinnsaal „   6400 „   3760 Die Anlagekosten von System I sind also höher gegenüber denen von System II in der Karderie um 31100 : 20920 = 48 v. H. „ „ Vorspinnerei „ 17100 : 11400 = 50 v. H. Die jährlichen Betriebskosten sind höher: in der Karderie um 11100 : 6436 = 72,5 v.H. „ „ Vorspinnerei „ 6400 : 3760 = 70 v.H. Da an die Entstaubung der berechneten Anlagen 17 Karden angeschlossen sind, so betragen System I System II die Anlagekosten f. d. Karde M 1830,– M 1230,– die Betriebskosten   „    „   u. Jahr „   653,– „   378,50 Im Vorspinnsaal der berechneten Anlage sind angeschlossen 107 Köpfe von Strecken und Vorspinnmaschinen; es betragen mithin die Anlagekosten f. d. Kopf M 160,– M 107,–   „  Betriebskosten „ „ u. Jahr „   60,– „   35,– Vorstehende Rechnung gilt für unser deutsches Gebirgsklima, in welchem die Temperatur auf – 20° sinkt, und in welchem mit einer Heizperiode von etwa 7 Monaten zu rechnen ist. Liegt eine solche Flachsspinnerei nun in einem milderen Klima, in welchem die Temperatur nicht unter – 10° sinkt, und in welchem man mit einer Heizperiode von 140 Arbeitstagen auskommt, so tritt der Unterschied zwischen den beiden Systemen in wirtschaftlicher Hinsicht weniger zutage, zumal die Befeuchtung in solchem Klima während des Sommers auch nur an 60 Tagen mit Dampf zu geschehen braucht, während an 100 Tagen die Befeuchtung mit Wasserdüsen eine Abkühlung schaffen soll. Die Rechnung gestaltet sich dann folgenderweise: I. Anlagekosten für die Karderie. A. Heizung. Erwärmung 33000 × 30 × 0,31 = 307000 WE Ausstrahlung durch Außenmauern    300 × 2 × 30 =   18000 WE einmaliger Luftwechsel 1900 × 30 × 0,31 =   18000 WE –––––––––– Summa    343000 WE hiervon geht ab die Saalheizung mit drei-    maligem Luftwechsel   54000 WE ––––––––– bleiben zu erzeugen 289000 WE hierzu gehören \frac{289000}{2755}=32\mbox{ qm} Dampfkesselheizfläche sowie \frac{289000}{2755}=105\mbox{ qm} Heizspiralen. B. Befeuchtung. 1 cbm Luft enthält bei – 10°    maximal 0,00231 kg Wasserdampf 1 cbm Luft enthält bei + 20°    maximal 0,01718 kg Wasserdampf ––––––––––––––––––– Notwendige Zuführung maximal    für 1 cbm 0,01487 kg Wasserdampf Bei 75 v.H. Sättigung nötige    Zuführung 0,01115 kg Wasserdampf 35000 cbm Luft erfordern 35000 × 0,01 115 × 637 = 248400 WE. Hierfür ist ein Dampfkessel notwendig von \frac{248400}{9000}=28\mbox{ qm} Heizfläche. In Summa sind also für die Karderie 32 + 28 = 60 qm Heizkessel notwendig und 105 qm Heizspiralen. II. Betriebskosten für die Karderie. A. Heizung. Zu erzeugen sind im Durchschnitt einschließlich der Kesselverluste \frac{343000}{2}+10\,\mbox{v.H.}=171500+17100=188600\mbox{ WE} Hierzu gehören \frac{188600}{4000}=47\mbox{ kg} Kohlen f. d. Std. oder 564 kg f. d. Tag und an 140 Heiztagen 140 × 564 = 79000 kg Kohlen für das Jahr. B. Befeuchtung. Da eine kürzere Heizperiode angenommen wurde, so darf trotz der höheren Mindesttemperatur doch wieder eine Durchschnittstemperatur von 0° angenommen werden. Es ergibt sich dann wieder ein Kohlenverbrauch von 640 kg für den Tag der Heizperiode und an 140 Tagen 140 × 640 = rd. 90000 kg. Für die 60 Tage des Sommerbetriebs kommen hinzu 30000 kg, so daß sich der Jahresverbrauch an Kohlen ergibt zu 120000 kg. Der Gesamtverbrauch für das Jahr beziffert sich demnach auf 79000 + 120000 = 199000 kg Kohlen. III. Anlagekosten für die Vorspinnerei. A. Heizung. Erwärmung 19000 × 30 × 0,31 = 176700 WE Ausstrahlung         250 × 2 × 30 =   15000 WE Viermaliger Luftwechsel   1800 × 30 × 0,31 =   16800 WE –––––––––– Summa 208500 WE Hiervon geht ab die Saalheizung mit    dreimaligem Luftwechsel   50500 WE –––––––––– bleiben zu erzeugen 158000 WE Dazu gehören \frac{138000}{9000}=18\mbox{ qm} Dampfkesselheizfläche, sowie ferner \frac{158000}{2755}=57\mbox{ qm} Heizspiralen. B. Befeuchtung. 20800 cbm Luft erfordern 20800 × 0,01115 × 637 = 148000 WE. Dazu gehören \frac{148000}{9000}=17\mbox{ qm} Heizfläche. IV. Betriebskosten für die Vorspinnerei. A. Heizung. Zu erzeugen sind im Durchschnitt einschließlich der Kesselverluste ½ × 208000 + 10 v. H. = 104000 + 10400 = 114000 WE. Hierzu gehören \frac{114000}{4000}=29\mbox{ kg} Kohlen i. d. Std. oder 348 kg f. d. Tag und an 140 Heiztagen 140 × 348 = 48700 kg Kohlen für das Jahr. B. Befeuchtung. Für die Heizperiode besteht wiederum    ein Verbrauch von 380 kg Kohlen    für 1 Tag und an 140 Heiztagen                               140 × 380 = 53200 kg Kohlen an den 60 Sommertagen werden gebraucht 18000  „      „ –––––––––––––– Mithin ein Jahresverbrauch von 71200 kg Kohlen Der Gesamt Jahresverbrauch ergibt aus 48700 + 71200 je rd. 120000 kg Kohlen. Zusammenstellung. Die Gesamtkosten für die Entstaubungsanlagen einschließlich der Heizung und Befeuchtung der die abgesaugte Staubluft ersetzenden Frischluft ergeben sich nun, wenn man den nötigen Dampfkessel von 60 + 18 + 17 = 95 qm Heizfläche auf beide Anlagen verteilt, wie folgt: 1. Anlagekosten. Karderie Vorspinnerei Entstaubungsanlage, bestehend aus    Zyklonen, Exhaustoren, Frischluft-    ventilator, Vorgelegen, den nötigen    Saug- und Druckrohrleitungen ein-    schließlich Fracht und Montage M 18500 M  9800 Heizspiralen „    4725 „   2565 Dampfkesselantrieb „    6400 „   3700 –––––––– ––––––––– Summa M 29625 M 16065 2. Betriebskosten. Karderie Vorspinnerei Kraftbedarf 16 bezw. 9 PS à M 100 M 1600 M  900 Heizung und Befeuchtung „  3580 „ 2160 Amortisation, Verzinsung und Repa-    raturen 15 v. H „  4440 „  2400 ––––––– –––––––– Summa M 9620 M 5460 Bei Rückleitung der entstaubten Luft mit Zumischung von ungefähr 15 v. H. Frischluft ergibt sich für das vorliegende Beispiel folgende Rechnung: Karderie. Anlagekosten. Erwärmung 6430 × 30 × 0,31 = 59800 WE Ausstrahlung durch Außenmauern    18000   „ –––––––––– Summa    78000 WE Hiervon gehen ab durch die Saalheizung    54000   „ –––––––––– Es bleiben zu erzeugen    28000 WE Dazu gehören: 3 qm Dampfkessel-Heizfläche 9   „  Heizspiralen. Betriebskosten. Es seien wieder die gleichen Durchschnittstemperaturen angenommen, wie bei dem strengeren Klima, jedoch wieder nur 140 Heiztage, dann ergibt die Rechnung 180 kg Kohlen für 1 Tag und 140 × 180 = 25200 kg Kohlen für 1 Jahr. Für die Befeuchtung erhält man wieder 70 kg Kohlen für 1 Tag und an 200 Tagen (140 Winter- und 60 Sommertagen) 200 × 70 = 14000 kg Kohlen in 1 Jahr. Die nötige Dampfkessel-Heizfläche beträgt wiederum 6 qm. Also Gesamtverbrauch an Kohlen für Heizung und Befeuchtung 25200 + 14000 = 39200 kg Kohlen für 1 Jahr. Vorspinnerei. Anlagekosten. Erwärmung 4400 × 130 × 0,31 = 41000 WE Ausstrahlung durch Außenmauern 15000   „ ––––––––– Summa 56000 WE Hiervon ab die Saalheizung 51000   „ ––––––––– bleiben zu erzeugen   5000 WE Hierzu gehören: 0,5 qm Dampfkessel-Heizfläche, 1,8   „  Heizspiralen. Betriebskosten. Heizung wieder 131 kg Kohlen für 1 Tag und an 140 Tagen 140 × 131 = 18340 kg Kohlen für 1 Jahr. Befeuchtung wieder 52 kg Kohlen für 1 Tag und 200 × 52 = 10400 kg Kohlen für 1 Jahr. Benötigt werden auch wieder 4 qm Dampfkessel-Heizfläche. Der Gesamtverbrauch für Heizung und Befeuchtung beträgt 18340 + 10400 = 28740 kg Kohle für 1 Jahr. Zusammenstellung. Die Gesamtkosten für die Entstaubungsanlage bei Rückleitung der entstaubten Luft ergeben sich nun wieder bei Vernachlässigung der jedenfalls verfügbaren 13,5 qm Dampfkessel-Heizfläche: Anlagekosten. Karderie Vorspinnerei Beth-Filter, Exhaustoren, Vorgelege,    sowie die Saug- und Druckrohr-    leitungen, fertig montiert M 20400 M 11250 Heizspiralen „     400 „     100 –––––––– ––––––––– Summa M 20800 M 11350 Betriebskosten. Karderie Vorspinnerei Kraftbedarf 24 PS bezw. 14 PS ä M 100 M 2400 M 1400 Heizung und Befeuchtung 39200 kg    bezw. 28740 kg „   700 „    520 Amortisation, Verzinsung und Re-    paratur 15 v. H „  3020 „  1700 –––––––– ––––––––– M 6220 M 3620 Bei einer Gegenüberstellung der Systeme, wobei der Ersatz durch Frischluft wieder mit System I und die Luftzirkulation mit System II bezeichnet war, ergibt sich folgendes: I II Anlagekosten: KarderieVorspinnerei M 29625,– „  16065,– M 20800,– „  11350,– Betriebskosten: KarderieVorspinnerei „    9620,– „    5460,– „    6620,– „    3620,– Bei System I sind also höher gegenüber System II die Anlagekosten in der Karderie 29625 : 20800 = 42,5 v. H. in der Vorspinnerei 16065 : 11350 = 41,5   „ Betriebskosten in der Karderie   9620 :   6220 = 54,6   „ in der Vorspinnerei   5460 :   3620 = 51,0   „ Es betragen nun bei Anschluß von 17 Karden die I II Anlagekosten für die Karde M 1731 M 1223 Betriebskosten für die Karde u. Jahr „   566 „    366 Und bei Anschluß von 107 Köpfen an Vorspinnmaschinen und Strecken die I II Anlagekosten f. d. Kopf M 150 M 106 Betriebskosten f. d. Kopf und Jahr „    51 „    34 Es ist in den verschiedenen Berechnungen überall der Heiztag zu 13 Stunden gerechnet, weil eine Stunde vor Beginn der Arbeit mit der Heizung begonnen werden und dann auch während der Arbeitspausen durchgeführt werden muß. Dagegen ist der Befeuchtungstag nur zu zehn Stunden gerechnet, weil nur während der effektiven Arbeitszeit befeuchtet zu werden braucht. Die vorstehenden rechnerischen Untersuchungen zeigen in klarer Weise die Unterschiede der Anlage- und Betriebskosten von Entstaubungsanlagen in Flachsspinnereien nach den beiden möglichen Systemen der Frischluft und der Zirkulationsluft unter Berücksichtigung eines strengen und milden Klimas. Eine unmittelbar sichtbare Rentabilität, wie in vielen anderen Zweigen der stauberzeugenden Industrie, ist infolge der Wertlosigkeit des gesammelten Staubes nirgends vorhanden und sie kann nur in der Erhaltung eines gesunden, leistungsfähigen Arbeiterstammes gefunden werden, welcher ja gerade in einer Industrie, in der vorwiegend weibliche Arbeitskräfte, die Mütter künftiger Generationen, beschäftigt werden, ganz besonders von guter Luft in den Arbeitsräumen abhängig ist.