BAB III DASAR PERANCANGAN INSTALASI AIR CONDITIONING 3.pdf · langsung. Sedangkan plafon adalah...

Laporan Kerja Praktek

9

BAB III

DASAR PERANCANGAN INSTALASI AIR CONDITIONING

3.1 Perngertian dan Standar Pengkondisian Udara Bangunan

Pengkondisian udara adalah suatu usaha ang dilakukan untuk mengolah

udara dengan cara mendinginkan, mengeringkan atau bahkan membersihkan udara

suatu ruangan agar mencapai kondisi nyaman. Ruangan dengan kondisi yang Nyaman

sangat di butuhkan penghuni di dalamnya untuk melakukan suatu aktivitas.

Peningkatan produktivitas kerja dapat dicapai apabila lingkungan kerja disekitarnya

nyaman dan kondusif.

Kondisi perencanaan dalam merancang sistem pengkondisian udara telah

di atur di dalam standar nasional Indonesia. Berdasarkan SNI 6390:2011 untuk

memenuhi kenyamanan termal pengguna bangunan kondisi perancanaan gedung di

wilayah dataran rendah dengan tempratur udara maksimum rata rata sekitar 34°C DB

dan 27°C WB ditetapkan bahwa perencanaan kondisi ruang kerja bertemperatur bola

kering berkisal antara 24°C hingga 27°C ± 1,5°C dengan kelembaban 65% ± 10% .

Untuk dapat mencapai kondisi nyaman ruangan kerja sesuai standar

tersebut maka dibutuhkan suatu sistem pengkondisian udara. Perancangan sistem

pengkondisian udara didasarkan pada estimasi beban pendingin ruangan, sehingga

udara diperoleh sistem pengkondidian udara yang paling sesuai dengan kondisi

ruangan tersebut. Estimasi beban pendingin yang harus dilakukan karena adanya

perubahan kondisi udara di luar gedung yang terus-menerus berubah sepanjang hari.

Pengertian dari beban pendingin adalah laju pengambilan energi panas

oleh mesin pendingin dari udara didalam ruangan. Fungsi dari pengambilan energi

panas tersebut adalah untuk menjaga temperatur dan kelembaban udara didalam

ruangan agar tetap berada didalam kisaran kondisi yang didinginkan. Untuk

melakukan estimasi beban pendinginan gedung pada perancangan ini, di gunakan

software cooling load estimation Trace® 700 version 6.2.5.1 yang berbasis pada


10

metode CLTD (Cooling Load Temperature Difference)/CLF (Cooling Load Factor) .

3.2 Siklus Pendingin Kompresi Uap

Siklus pendingin kompresor uap adalah satu siklus perpindahan energi

yang diterapkan pada sebuah mesin pendingin. Mesin pendingin yang menerapkan

siklus pendingin kompresi uap pada umumnya banyak di gunakan dalam kehidupan

sehari-hari. Salah satu keuntungan menggunakan siklus kompresi uap adalah tidak

membutuhkan tempat yang relatif besar karena bentuk dan ukurannya yang kompak.

Komponen utama yang terdapat pada siklus ini yaitu kompresor, kondensor,

evaporator dan alat ekspansi. Pada gambar 3.1 berikut dapat dilihat skema sederhana .

Gambar 3.1. skema peralatan pada siklus mesin pendingin kompresor uap

Penjelasan dari proses siklus pendingin kompresi uap adalah sebagai

berikut. Pada proses (1-2), fluida kerja berupa refrigeran memasuki kompresor

sehingga tekanan uap refrigeran akan naik dengan naiknya temperatur uap refrigeran

tersebut. Pada proses (2-3), uap refrigeran akan masuk kedalam kondensor untuk

didinginkan dan terjadilah proses perubahan fasa refrigeran dari uap menjadi cairan.

Proses pendinginan tersebut terjadi akibat adanya pertukaran panas antara uap

refrigeran dengan fluida pendingin biasanya berupa udara sekitar atau air pendingin.

Pada proses (3-4), refrigeran yang sudah berbentuk fasa cair masuk ke alat ekspansi,

di dalam alat ekspansi tersebut tekanan refrigeran di turunkan, sehingga saat

refrigeran keluar dari alat ekspansi refrigeran berfasa campuran cair dan uap, proses


11

berlangsung pada entalphi konstan. Pada proses (4-1), terjadi proses penguapan

refrigeran. Proses penguapan ini terjadi karena adanya pertukaran panas antara

refrigeran dengan fluida yang didinginkan. Pada saat keluar dari evaporator refrigeran

akan berfasa uap jenuh. Proses selanjutnya refrigeran akan masuk kembali menuju

kompresor, dan begitu seterusnya.

Diagram P-H dari siklus pendingin kompresor uap pada sebuah mesin

pendingin di tunjukan pada Gambar 3.2. Pada diagram tersebut terdapat garis putus-

putus yang menunjukan proses standar dari siklus kompresi uap, dan garis penuh

menunjukkan proses aktual yang berlangsung. Perbedaannya pada siklus aktual terjadi

penurunan tekanan pada peralatan evaporator dan kondensor, serta terjadi kenaikan

entropi pada kompresor.

Gambar 3.2. diagram P-h siklus pendingin kompresi uap ideal dan aktual

Untuk menentukan prestasi dari sebuah mesin pendingin dapat di tentukan

dari nilai Coefficient Of Performance (COP) atau dengan nilai Energy Efficiency

Ratio (EER). Nilai COP adalah perbandingan antara besar laju perpindahan panas

yang terjadi di evaporator (Qev) dibandingkan dengan laju kerja yang di butuhkan

kompresor (Wk) seperti yang di tunjukkan pada Persamaan (3.1). dan nilai EER

adalah perbandingan laju perpindahan panas yang terjadi di evaporator dibandingkan

dengan laju kerja yang di butuhkan seluruh peralatan yang berada pada siklus

kompresi uap (Wp). Peralatan yang di maksud adalah kompresor, fan evaporator, dan


12

fan condensor. Besarnya nilai EER di tunjukkan pada persamaan (3.2).

(3.1)

(3.2)

Keterangan :

= Coefficient Of Performance

EER = Energy Efficiency Ratio (%)

= Laju Perpindahan Panas Evaporator (KW)

= Laju Kerja Kompresor (KW)

= Laju Kerja Peralatan (KW)

3.3 Langkah-langkah Perhitungan Estimasi Beban Pendingin

Dalam menghitung beban pendinginan gedung terdapat beberapa hal

penting yang perlu diperlakukan diantaranya yaitu:

1. Data spesifikasi bangunan

Data spesifikasi bangunan dapat berupa dimensi bangunan, arah

orientasi bangunan, dan data fisik. Data tersebut dibutuhkan untuk

menyediakan informasi terkait hal-hal perhitungan beban pendingan.

2. Kondisi ruangan dalam

Komdisi ruangan dalam merupakan kondisi temperatur dan

kelembaban yang di tetapkan sedemikian rupa sehingga penghuni

merasa nyaman di dalam ruangan.

3. Kondisi udara luar

Kondisi udara luar merupakan data parameter cuaca berupa temperatur

bola kering (Tdb) dan kelembaban relatif (RH) yang ditetapkan

sebagai acuan dasar perhitungan beban pendingin.

4. Pengelompokan beban pendingin


13

Secara umum beban pendingin dikelompokkan menjadi tiga tipe yaitu

panas sensibel, panas laten, dan panas total.

5. Perhitungan beban pendinginan

Beban pendingin yang diperhitungkan dalam perhitungan terbagi

menjadi dua bagian, yaitu beban internal dan beban eksternal. Beban

internal adalah beban panas yang berasal dari dalam ruangan yang

dikondisikan, sedangkan beban eksternal adalah beban panas yang

berasal dari luar ruangan yang di kondisikan.

6. Rekapitulasi hasil perhitungan beban pendingin

Setelah beban-beban pendinginan tersebut dihitung lalu dilakukan

proses rekapitulasi data berdasarkan kelompoknya sehingga dapat

digunakan sebagai dasar acuan dalam merancang sistem pengkondisian

udara.

3.3.1 Data Spesifikasi Bangunan

Data spesifikasi bangunan berupa data fisik sangat diperlukan dalam

proses perhitungan estimasi beban pendingin. Data fisik tersebut meliputi beberapa

hal seperti lokasi gedung, letak geografis, orientasi gedung, fungsi gedung, material

fisik gedung, koefisien perpindahan panas global gedung, serta denah ruangan dalam

gedung.

3.3.2 Komponen Fisik Gedung dan Koefisien Perpindahan Panas Global

Sebuah gedung memiliki beberapa komponen fisik penyusun dengan

fungsi tertentu. Salah satu fungsi terpenting yaitu sebagai pelindung dari perubahan

cuaca yang terjadi di lingkungan luar sekitar gedung. Tidak hanya melindungi dari

perubahan cuaca tetapi juga melindungi dari pancaran panas matahari yang diterima

sepanjang hari. Komponen fisik gedung tersebut berupa atap, dinding, kaca jendela,

plafon, dan lantai. Karena adanya panas yang diterima oleh gedung sepanjang waktu

setiap harinya maka komponen fisik penyusun gedung akan menyerap energi panas

tersebut dan menghantarkannya ke dalam gedung.


14

Dengan timbulnya laju perpindahan panas yang terjadi pada masing-

masing komponen fisik gedung menyebabkan perhitungan koefisien perpindahan

panas global suatu komponen fisik penyusun gedung menjadi penting. Hasil

perhitungan koefisien perpindahan panas global tersebut akan menjadi salah satu

faktor dalam perhitungan beban pendinginan yang terjadi. Koefisien perpindahan

panas global merupakan suatu nilai dari penjumlahan hambatan termal konduksi dan

konveksi. Fungsi dari perhitungan tersebut yaitu digunakan untuk mengetahui

besarnya energi panas yang masuk ke dalam gedung.

Semakin besar nilai dari koefisien perpindahan panas global maka akan

semakin besar juga laju energi panas yang terjadi. Hal yang menentukan nilai

koefisien perpindahan panas global adalah bahan-bahan penyusun masing-masing

komponen fisik bangunan. Untuk mendapatkan nilai koefisien perpindahan panas

global diperlukan data seperti ketebalan (t) dari bahan penyusun, dan nilai

konduksivitas termal bahan (k) yang digunakan untuk menghitung nilai hambatan

termal konduksi (R). Besarnya nilai hambatan termal konduksi (R) ditunjukkan pada

Persamaan (3.3).

(3.3)

Keterangan :

R = Hambatan termal konduksi ( K/W)

t = Ketebalan bahan penyusun (m)

k = Konduktivitas termal bahan penyusun (W/mK)

Setelah mendapatkan nilai hambatan termal konduksi (R) maka nilai

koefisien perpindahan panas global akan didapat. Besarnya nilai koefisien

perpindahan panas global ditunjukkan pada Persamaan (3.4).

(3.4)

Keterangan :

U = Koefisien perpindahan panas global (W/m2K)


15

R = Hambatan termal konduksi (m2K/W)

Untuk masing-masing komponen fisik penyusun gedung memiliki nilai

koefisien perpindahan panas global tersendiri. Komponen fisik berupa atap, dinding,

plafon, kaca jendela, partisi, dan lantai masing-masing juga memiliki komponen

penyusun yang berbeda beda satu dengan yang lainnya sehingga perlu dilakukan

perhitungan secara rinci untuk mendapatkan nilai koefisien perpindahan panas global.

Di bagian teratas dari sebuah gedung terdapat dua bagian penyusun yaitu

atap dan plafon atau langit-langit. Atap merupakan penyusun bangunan atas yang

berkontak langsung dengan udara luar dan menyerap energi panas matahari secara

langsung. Sedangkan plafon adalah komponen penyusun gedung di sisi atas berfungsi

untuk membatasi ruangan yang ingin dikondisikan dengan ruangan diatasnya. Data

terkait material penyusun, ketebalan tiap lapisan, dan besarnya koefisien perpindahan

panas global atap akan ditunjukkan pada Tabel 3.2, dan untuk plafon akan

ditunjukkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.2 Koefisien perpindahan panas global atap


16

Tabel 3.3 Koefisien perpindahan panas global plafon

Bagian sisi samping gedung terdapat dua komponen fisik penyusun yaitu

dinding, dan kaca jendela. Dinding adalah penyusun bagian sisi terbesar pada sebuah

gedung dan terdiri dari dua bagian yaitu dinding sisi luar (outer wall) serta dinding

sisi dalam (inner wall). Dinding sisi luar (outer wall) merupakan bagian dinding yang

berkontak langsung dengan udara luar, sedangkan untuk dinding sisi dalam (inner

wall) merupakan dinding yang membatasi ruangan dengan ruangan lain. Untuk

dinding sisi dalam (inner wall) dapat juga digunakan sebagai bagian dari partisi di

dalam sebuah ruangan. Partisi adalah bagian dinding yang membatasi antara ruangan

yang dikondisikan dengan ruangan yang tidak dikondisikan. Data terkait material

penyusun, ketebalan tiap lapisan dan besarnya koefisien perpindahan panas global

ditujukkan pada Tabel 3.4.


17

Tabel 3.4 Koefisien perpindahan panas global outer wall dan inner wall

3.3.3 Kondisi Ruangan Dalam Gedung

Kondisi yang akan dikondisikan pada ruangan di dalam gedung adalah

temperatur dan kelembaban. Menurut SNI 6390:2011 temperatur dan kelembaban

standar untuk mencapai kenyamanan di Indonesia adalah 25,5ºC ± 1,5ºC dan

kelembaban relatif 60% ± 5%.

3.3.4 Kondisi Ruangan Luar Gedung

Parameter cuaca yang diterapkan untuk menentukan kondisi udara di luar

ruangan adalah temperatur bola kering (Tdb) dan kelembaban relatif (RH) udara

setiap bulan. Kondisi udara di luar gedung menurut standar ASHRAE yang diterapkan

pada software cooling load estimation Trace® 700 ditunjukkan pada Tabel 3.6.


18

Tabel 3.6 Temperatur dan kelembaban relatif udara udara kota Jakarta

3.3.5 Pengelompokan Beban Pendinginan

Beban pendinginan yang harus diatasi oleh peralatan sistem pengkondisian

udara terbagi menjadi tiga komponen utama yaitu beban panas sensibel, beban panas

laten, dan beban panas total. Beban panas sensibel merupakan panas yang dihasilkan

akibat dari adanya perbedaan temperatur antara luar gedung dengan di dalam ruangan.

Beban panas laten merupakan panas yang dihasilkan oleh perubahan fasa uap air yang

terkandung di udaran di dalam ruangan. Sedangkan beban panas total adalah total

akumulasi dari beban panas sensibel dan beban panas laten.

3.4 Perhitungan Beban Pendinginan

Sumber dari beban pendinginan dapat berasal dari dalam maupun luar

ruangan. Beban pendinginan yang berasal dari luar ruangan disebut sebagai beban

eksternal, sedangkan beban pendinginan yang berasal dari dalam ruangan disebut

sebagai beban internal. Dari dua macam kategori beban tersebut dapat dihitung besar

beban pendinginan yang terjadi secara terpisah. Perhitungan secara rinci terhadap

dua kategori beban tersebut sangat diperlukan untuk memperkirakan beban

pendinginan yang terjadi.


19

3.4.1 Perhitungan Beban Pendinginan Eksternal

Beban eksternal merupakan beban panas yang berasal dari luar ruangan.

Beban eksternal dapat berupa beban akibat adanya radiasi, beban akibat adanya

konduksi, dan beban akibat terjadinya pertukaran udara. Berikut adalah penjelasan

dari masing-masing beban eksternal tersebut :

1. Beban pendinginan akibat radiasi

Radiasi panas dari matahari yang terjadi terhadap gedung

merupakan salah satu sumber panas yang diperhitungkan dalam

menentukan beban pendinginan ruangan. Beban panas akibat radiasi

terjadi melalui kaca yang terpasang di sisi samping sebuah gedung.

Besar radiasi yang terjadi melalui kaca disebut dengan Solar Heat Gain

Factor (SHGF).

Faktor lain yang menentukan kemampuan kaca dalam meneruskan

panas yang berasal dari matahari adalah nilai Shading Coefficient

(SC). Nilai koefisien tersebut berkisar pada rentang angka 0 sampai 1.

Setiap jenis kaca pasti memiliki nilai SC masing-masing yang berbeda.

Pada software cooling load estimation Trace® 700 nilai SC akan

didapatkan dengan memilih jenis kaca yang digunakan.

Besarnya nilai kalor radiasi yang terjadi akan terus berubah-ubah

sepanjang waktu setiap harinya. Sehingga untuk mewakili nilai radiasi

tersebut dapat digunakan suatu koefisien yaitu Cooling Load Factor

(CLF). Hal lain yang diperlukan dalam menghitung nilai kalor radiasi

adalah luas permukaan kaca. Perhitungan beban pendinginan akibat

radiasi yang terjadi pada kaca ditunjukkan pada Persamaan (3.5).

= A x SC x SHGF x CLF (3.5)

Keterangan :

= Beban pendinginan akibat radiasi matahari (W)

A = Luas permukaan kaca ( )

SC = Shading Coefficient

SHGF = Solar Heat Gain Factor


20

CLF = Cooling Load Factor untuk kaca

2. Beban pendinginan akibat konduksi

Besar kalor konduksi yang terjadi pada gedung berasal dari

fenomena perpindahan panas melalu dinding. Perpindahan panas dapat

terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara udara luar dengan

udara yang berada di dalam ruangan. Beban panas konduksi yang

dialami oleh dinding gedung selalu berubah dalam kondisi tidak tunak.

Apabila beban konduksi masih dalam kondisi tunak dapat dihitung

dengan Persamaan (3.6).

= U x A x ( ) (3.6)

Keterangan :

= Laju perpindahan panas konduksi (W)

U = Koefisien perpindahan panas global (W/ K)

A = Luas area perpindahan panas (m2)

= Temperatur udara luar (K)

= Temperatur udara dalam (K)

Persamaan (2.6) tidak berlaku jika keadaan tidak tunak. Sedangkan

untuk mendapatkan besar beban pendinginan akibat konduksi

diperlukan nilai beban konduksi dalam keadaan tidak tunak. Sehingga

dibutuhkan suatu koefisien yang dapat mengganti sehingga beban

pendinginan akibat konduksi dapat dihitung. Nilai koefisien tersebut

adalah cooling load temperature difference (CLTD). Nilai CLTD

menggambarkan perbedaan temperatur yang sama dengan laju panas

akibat perbedaan temperatur udara luar dan ruangan tiap waktu. Hal

yang mempengaruhi besarnya nilai CLTD adalah posisi relatif

matahari, posisi konstruksi bangunan, orientasi arah bangunan, dan

letak geografis. Untuk dapat menghitung laju perpindahan panas akibat

konduksi dapat dihitung dengan Persamaan (3.7).


21

= U x A x CLTD (3.7)

Keterangan :

= Laju perpindahan panas konduksi (W)

U = Koefisien perpindahan panas global (W/ K)

A = Luas area perpindahan panas ( )

CLTD = Cooling load temperature difference (K)

3. Beban pendinginan akibat pertukaran udara

Pertukaran udara pada suatu ruangan sangat diperlukan yaitu untuk

mendapatkan udara yang lebih bersih dan segar. Udara akibat dari

pertukaran udara akan membuat ruangan tetap nyaman dihuni.

Pertukaran udara dibagi menjadi dua macam yaitu yang terjadi secara

disengaja dan tidak disengaja. Pertukaran udara yang disengaja yaitu

melalui ventilasi, seperti melalui sebuah pengolah udara. Sedangkan

pertukaran udara secara tidak disengaja disebut infiltrasi, yaitu

pertukaran udara melalui celah sempit pada atap, jendela, atau bahkan

pintu.

Pertukaran udara yang terjadi akibat perbedaan temperatur dan

kelembaban di dalam dan luar ruangan akan menghasilkan beban

pendinginan ruangan, sehingga harus diatasi oleh peralatan sistem

pengkondisian udara.

Beban pendinginan akibat adanya pertukaran udara terbagi menjadi

dua macam yaitu beban pertukaran udara sensibel dan beban pertukaran

udara laten. Beban pertukaran udara sensibel dipengaruhi oleh perbedaan

temperatur antara ruangan yang dikondisikan dengan udara luar. Untuk

menghitung besar beban pertukaran udara sensibel dapat menggunakan

Persamaan (3.8).

OASH = 1,08 x cfm x ( ) (3.8)

Keterangan :

OASH = Beban pendinginan sensibel akibat pertukaran udara (Btu/h)

cfm = Laju aliran udara (f /s)


22

To = Temperatur udara luar ( )

Ti = Temperatur udara dalam ( )

Sedangkan beban pertukaran udara laten dipengaruhi oleh rasio

kelembaban udara dan dapat dihitung dengan Persamaan (3.9).

OALH = 0,68 x cfm x ( ) (3.9)

Keterangan :

OALH = Beban pendinginan laten akibat pertukaran udara (Btu/h)

cfm = Laju aliran udara (f /s)

Wo = Rasio kelembaban udara luar (grains uap air/lb udara kering)

Wi = Rasio kelembaban udara dalam (grains uap air/lb udara kering)

Besar nilai cfm yang digunakan diatur di dalam standar

nasional Indonesia nomor SNI 03-6572-2001. Pada aturan standar

tersebut tercantum besaran kebutuhan laju udara ventilasi untuk

beberapa jenis fungsi gedung, sebagai contoh untuk apartemen dan

ruang kerja kantor membutuhkan 0,15 ( /min)/orang.

3.4.2 Perhitungan Beban Pendinginan Internal

Beban pendinginan internal adalah beban pendinginan yang berasal dari

dalam ruangan. Beban tersebut dapat bersumber dari panas penghuni yang sedang

beraktivitas, panas dari lampu yang menyala, dan peralatan listrik di dalam ruangan

yang sedang dioperasikan. Ketiga sumber panas tersebut akan menghasilkan panas ke

lingkungan sekitarnya. Bentuk panas tersebut dikategorikan menjadi dua macam

beban pendinginan yaitu beban sensibel dan beban laten. Berikut adalah penjelasan

terkait beban pendinginan internal yang terjadi di dalam ruangan :

1. Kalor penghuni

Tubuh manusia saat melakukan aktivitas secara umum akan

menghasilkan panas. Panas tersebut berasal dari proses oksidasi di dalam

tubuh yang biasa disebut dengan metabolisme. Beban panas yang

dihasilkan dibagi menjadi dua jenis yaitu beban sensibel dan beban laten.


23

Beban sensibel terjadi karena adanya proses radiasi dari tubuh

manusia ke permukaan benda sekitar dan proses konveksi dari

permukaan tubuh ke udara sekitar. Sedangkan beban laten dihasilkan

melalui air yang menguap pada permukaan tubuh, dan melalui proses

pernafasan. Besarnya nilai beban sensibel dan laten dari tubuh manusia

dengan berbagai aktivitas telah diatur di dalam standar nasional

Indonesia (SNI 03-6572-2001). Data terkait besarnya nilai beban

sensibel dan beban laten ditunjukkan pada Tabel 3.7.

Tabel 3.7 Laju pertambahan kalor dari penghuni di dalam ruangan


24

Untuk menghitung besar beban pendinginan yang dihasilkan oleh

penghuni yang beraktifitas dapat dihitung menggunakan Persamaan

(3.10) dan Persamaan (3.11).

= N x (3.10)

= N x (3.11)

Keterangan :

= Beban pengdinginan sensibel penghuni (W)

= Beban pendinginan laten penghuni (W)

N = Jumlah penghuni

= Panas sensibel penghuni berdasarkan aktivitas (W)

= Panas laten penghuni berdasarkan aktivitas (W)

2. Beban pendinginan akibat lampu

Beban pendinginan akibat lampu berasal dari panas yang

dihasilkan lampu saat beroperasi. Lampu beroperasi dengan cara

mengubah energi listrik menjadi panas dan cahaya. Panas yang terjadi

pada lampu disalurkan menjadi tiga bagian, yaitu melalui radiasi ke

permukaan sekitar, melalui konduksi ke material terdekat dan konveksi

ke udara sekitar.

Lampu terbagi menjadi dua jenis yaitu lampu incandescent dan

fluorescent. Kedua jenis lampu tersebut dibedakan berdasarkan

kemampuannya. Untuk lampu incandescent mengubah 10% daya input

menjadi cahaya, sedangkan 90% dihasilkan menjadi panas. Panas

tersebut disalurkan melalui radiasi sebesar 80% dan 10% melalui

konveksi dan konduksi. Sedangkan lampu fluorescent mengubah 25%

daya input menjadi cahaya, dan 75% menjadi panas. Panas disalurkan

melalui radias sebesar 25% da 50% melalui konveksi dan konduksi ke

dalam ruangan.

Perhitungan untuk mendapatkan beban pendinginan dari lampu

untuk lampu jenis incandescent dan fluorescent berbeda. Pada lampu


25

fluorescent memiliki faktor pengali yaitu ballast factor. Beban

pendinginan dari lampu dapat dihitung dengan Persamaan (3.12) untuk

lampu incandescent dan Persamaan (3.13) untuk lampu fluorescent.

= total light watts x (3.11)

= 1,25 x total light watts x (3.13)

Keterangan :

= Beban pendinginan lampu (W)

Total light watts = Panas sensibel yang dihasilkan lampu (W)

= Cooling Load Factor lampu

3. Beban pendinginan akibat peralatan listrik

Peralatan listrik yang digunakan di dalam ruangan dapat

menimbulkan panas sehingga menjadi salah satu sumber beban

pendinginan. Pada umumnya jenis beban panas yang dihasilkan oleh

peralatan listrik yang sedang beroperasi adalah beban sensibel dan beban

laten. Contoh beban panas yang berasal dari peralatan listrik yang sedang

dioperasikan adalah panas dari motor listrik, setrika uap, fan, pompa, dll.

Perhitungan beban pendinginan akibat dari peralatan listrik yang

beroperasi di dalam ruangan dapat dihitung dengan Persamaan (3.14)

untuk beban sensibel, Persamaan (3.15) untuk beban laten, dan

Persamaan (3.16) untuk beban sensibel dari motor listrik

= N x x (3.14)

= N x (3.15)

= N x x (1 ) (3.16)

Keterangan :

= Beban pendinginan sensibel peralatan listrik (W)

= Beban pendinginan laten peralatan listrik (W)

= Beban pendinginan sensibel motor listrik (W)

N = Jumlah peralatan

= Panas sensibel peralatan listrik (W)


26

= Panas laten peralatan listrik (W)

= Panas sensibel motor listrik (W)

= Cooling Load Factor peralatan listrik

= Efisiensi motor listrik

3.5 Rekapitulasi hasil perhitungan beban pendinginan

Rekapitulasi hasil perhitungan beban pendinginan adalah perhitungan

akumulatif dari total beban pendinginan yang terjadi baik dari luar ruangan

maupun dari dalam ruangan. Beban pendinginan yang terjadi dikelompokkan

berdasarkan jenis panas yang terjadi yaitu beban panas sensibel dan beban panas

laten. Dari total tersebut akan diperoleh panas total dan sensible heat factor

sehingga dapat memilih peralatan sistem pengkondisian udara yang tepat.

3.6 Jenis Peralatan Sistem Pengkondisian Udara

Peralatan sistem pengkondisian udara adalah suatu alat yang berfungsi

untuk mengkondisikan udara dan terdiri dari beberapa bagian di dalamnya. Peralatan

sistem pengkondisian udara dibagi menjadi dua jenis yaitu sistem ekspansi langsung

(direct expansion) dan sistem chiller.

3.6.1 Sistem Ekspansi Langsung (Direct Expansion)

Peralatan sistem pengkondisian udara dengan sistem ekspansi langsung

digunakan untuk pendinginan kapasitas kecil sampai menengah. Disebut dengan

sistem ekspansi langsung karena memiliki koil yang langsung terhubung dengan alat

ekspansi. Ciri-ciri dari sistem ekspansi langsung adalah memiliki sistem yang

kompak, tidak membutuhkan instalasi pipa air sejuk, mudah dipasang baik di dalam

ruangan yang dikondisikan maupun berdekatan, dan peralatan sistem ekspansi

langsung relatif terjangkau dari segi biaya.Penggunaan sistem ekspansi langsung

secara umum diterapkan di rumah, dan kantor pribadi dengan ukuran yang relatif

kecil. Sistem ekspansi langsung dengan sistemnya yang sederhana menggunakan

komponen-komponen utama pada mesin pendingin. Peralatan sistem pengkondisian

sistem ekspansi langsung terbagi menjadi tiga jenis yaitu sistem unit jendela (window


27

unit), sistem unit terpisah (split unit), dan sistem package unit.

3.6.1.1 Sistem Unit Jendela (Window Unit)

Pada sistem unit jendela kondensor dan evaporator berada di dalam

satu tempat tidak terpisah. Secara umum unit tersebut ditempatkan pada tembok,

coil unit (evaporator) berada di sisi dalam ruangan dan condensing unit (kondensor)

berada di sisi luar ruangan. Skema sistem unit jendela ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Skema sistem unit jendela

3.6.1.2 Sistem Unit Terpisah (Split Unit)

Sistem unit terpisah merupakan sistem dengan kondensor dan evaporator

terpisah. Kondensor pada sistem ini ditempatkan di sisi luar ruangan dan dihubungkan

dengan menggunakan pipa menuju evaporator yang berada di dalam ruangan. Pipa

yang digunakan pada sistem ini berfungsi untuk mengalirkan refrigeran, sehingga

pada umumnya pipa yang digunakan pada sistem unit terpisah relatif panjang.

Peralatan pengkondisian udara sistem unit terpisah terbagi menjadi

beberapa kelompok berdasarkan letak evaporator, yaitu wall mounted unit, floor

standing unit, concealed ceiling unit, suspended ceiling unit, dan cassette unit.Wall

mounted unit adalah sistem unit terpisah dengan evaporator yang diletakkan di

dinding. Floor standing unit adalah sistem unit terpisah dengan evaporator didirikan di


28

lantai. Concealed ceiling unit adalah sistem unit terpisah dengan evaporator yang

diletakkan di dalam plafon. Suspended ceiling unit adalah sistem unit terpisah dengan

evaporator yang digantung pada plafon. Cassette unit adalah sistem unit terpisah

dengan evaporator diletakkan pada plafon. Contoh skema dari split unit sederhana tipe

wall mounted unit ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Skema sistem unit terpisah

3.6.1.3 Sistem Package Unit

Sistem package unit memiliki skema sistem yang hampir sama dengan

sistem unit jendela, akan tetapi pada sistem package unit dapat difungsikan untuk

mengkondisikan banyak ruangan dan unit tidak diletakkan pada tembok atau jendela.

Cara kerja sistem ini yaitu udara yang telah dikondisikan pada unit dialirkan ke dalam

ruangan-ruangan melalui duct, begitu juga sebaliknya. Terdapat dua jenis sistem

package unit yang terbagi berdasarkan fluida yang mendinginkan refrigeran pada

bagian kondensor, yaitu sistem package unit berpendingin udara (air cooled), dan

sistem package unit berpendingin air (water cooled). Pada sistem package unit air

cooled fluida yang digunakan adalah udara yang berfungsi sebagai media pendingin


29

dan dialirkan dengan menggunakan fan. Sedangkan pada sistem package unit water

cooled fluida yang digunakan adalah air sebagai media pendingin dan dialirkan

dengan peralatan tambahan seperti pompa serta menara pendingin. Skema package

unit ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Skema sistem package unit

3.6.2 Sistem Chiller

Sistem chiller merupakan sistem kerja peralatan pengkondisian udara yang

menggunakan siklus kompresi uap untuk mendinginkan air dan menghasilkan air

sejuk. Air sejuk yang dihasilkan oleh sistem chiller digunakan untuk mendinginkan

udara di setiap ruangan yang akan dikondisikan. Salah satu keunggulan sistem ini

adalah dapat mengatasi beban pendinginan yang besar, sehingga pada umumnya

sering diterapkan untuk bangunan tingkat tinggi.

Komponen peralatan dari sistem chiller terdiri dari chiller unit pengolah

udara, dan pompa. Prose pendistribusian air sejuk yang telah dihasilkan oleh chiller

dilakukan dengan bantuan pompa. Air sejuk tersebut dialirkan menuju peralatan

pengolah udara yang terdapat di setiap ruangan yang akan dikondisikan.


30

Sistem chiller terbagi menjadi dua jenis berdasarkan fluida yang

digunakan untuk mendinginkan refrigeran pada bagian kondensor, yaitu air cooled

dan water cooled. Untuk jenis water cooled dibutuhkan peralatan tambahan berupa

menara pendingin. Sedangkan untuk sistem pengolahan udara pada unit pengolah

udara yang mengalirkan udara menuju ke dalam ruangan terbagi menjadi dua,

yaitu sistem air keseluruhan (all water system) dan sistem udara keseluruhan (all

air system).

3.6.2.1 Sistem Air Keseluruhan (All Water System)

Sistem air keseluruhan merupakan sistem dengan peralatan pengolah udara

berada di dalam atau di dekat ruangan yang akan dikondisikan. Air sejuk yang telah

didinginkan akan mempertukarkan panas dengan udara yang berada di dalam ruangan

menggunakan koil pendingin. Alat penukar panas tersebut disebut dengan fan coil

unit.

Untuk mengalirkan udara yang telah didinginkan ke dalam ruangan

digunakan duct, begitu pula untuk udara balik. Air sejuk untuk mendinginkan udara

disirkulasikan dalam suatu sistem tertutup menggunakan pipa dari mesin pendingin

(chiller). Sebuah skema sistem air keseluruhan dan contoh penggunaannya

ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Sistem air keseluruan dan penggunaannya


31

3.6.2.2 Sistem Udara Keseluruhan (All Air System)

Sistem udara keseluruhan merupakan sistem dengan peralatan pengolah

udara berada jauh dari ruangan yang dikondisikan. Pada sistem ini air sejuk dialirkan

ke peralatan pengolah udara dan hanya udara yang dikondisikan yang dipasok ke

dalam ruangan. Oleh karena posisi dari peralatan pengolah udara pada sistem ini

letaknya jauh dari ruangan yang akan dikondisikan maka dibutuhkan sistem saluran

udara (duct) untuk menyalurkan udara dingin yang telah dikondisikan ke dalam

ruangan.

Pada sistem udara keselurahan terbagi menjadi dua kategori yaitu sistem

volume konstan dengan temperatur berubah-ubah, dan sistem temperatur konstan

dengan volume yang berubah-ubah. Sistem volume konstan dengan temperatur

berubah sangat cocok untuk ruangan dengan beban pendinginan yang stabil dan

ventilasi yang tidak terlalu banyak, sedangkan sistem temperatur konstan dengan

volume berubah digunakan pada ruangan dengan zona lebih dari satu. Skema

sederhana terkait sistem udara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Skema sistem udara keseluruhan

BAB III DASAR PERANCANGAN INSTALASI AIR CONDITIONING 3.pdf · langsung. Sedangkan plafon adalah...

Documents

Transcript of BAB III DASAR PERANCANGAN INSTALASI AIR CONDITIONING 3.pdf · langsung. Sedangkan plafon adalah...