Materi pengeringan

MODUL 4

COOLING LOAD (BEBAN PENDINGINAN)

Langkah awal dalam perancangan sistem pendingin central ini adalah melakukan

perhitungan beban pendinginan ruangan yang dikondisikan. Langkah-langkah

perhitungan dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut :

(Arismunandar, Wiranto dan H Saito . 1995 . Penyegaran Udara . Jakarta : PT

Pradnya Paramita)

Gambar 1. Perhitungan Beban Pendinginan

1. Kondisi Dasar

1.1 Luas Lantai

Luas lantai adalah jarak panjang dikalikan lebar ruangan seperti pada gambar

dimana jarak antara garis- garis teras tembok digunakan dalam perhitungan ini.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma

SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 1

Gambar 2 Ukuran Lantai

1.2 Volume ruangan

Volume ruangan adalah luas lantai dikali jarak antara titik tengah lantai dan titik

tengah langit-langit.

Gambar 3 Tinggi Bangunan

1.3. Nama bulan perancangan.

Dalam hal ini harus diberikan bulan terpanas seperti yang terlihat pada lampiran

tabel 2 tentang data cuaca dibeberapa negara asia.



2. Kondisi udara dalam ruang

Temperatur Perubahan Temperatur Kelembaban

Perbandingan

kelembaban

bola kering temperatur bola basah relatif

rata-rata sepanjang

hari

harian

( o C ) ( o C ) ( o C ) ( % ) ( kg/ kg' )

Di dalam

Ruangan

Data Tdb, kelembaban rata-rata sepanjang hari, dan perbandingan kelembaban rata-

rata sepanjang hari di dalam ruangan untuk rancangan (tabel 2. temperatur ruang,

kelembaban, dan perbandingan pada lampiran).

2.1. Kondisi udara diluar ruang

Temperatur Perubahan Temperatur Kelembaban

Perbandingan

kelembaban

bola kering temperatur bola basah relatif

rata-rata sepanjang

hari

harian

( o C ) ( o C ) ( o C ) ( % ) ( kg/ kg' )

Di luar

Ruangan

Data Tdb, perubahan temperatur harian dan perbandingan kelembaban rata-rata

sepanjang hari di luar ruangan untuk rancangan ( tabel 2. tentang data cuaca

dibeberapa negara asia ).



2.2. Temperatur udara luar sesaat .

Waktu

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Temperatur

luar ( 0C)

Temperatur udara pada suatu saat tertentu dapat diperkirakan dengan formula :

………………( 1 )

dimana :

to = temperatur udara luar sesaat, (oC)

to rancangan = temperatur udara luar untuk perancangan, (oC)

Δt = perubahan temperatur harian, (oC)

15 = perubahan waktu sudut ( )

τ = waktu penyinaran matahari

γ = saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 )

Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul 12.00 siang adalah 0, pagi hari (A.M)

adalah negatif (-) dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya dinyatakan

sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan

dengan -2.5.

2.3. Radiasi panas matahari sesaat untuk perancangan.

Waktu

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Radiasi

matahari

( Kcal/ m2h )

Radiasi matahari dapat dibagi dalam golongan radiasi langsung dan radiasi tidak

langsung. Permeabilitas atmosferik adalah komplimen dari faktor reduksi yang



memperhitungkan adanya panas radiasi matahari yang diserap oleh lapisan udara

atmosfir diatas permukaan bumi, hal ini dapat digambarkan seperti dibawah ini.

Gambar 4 Radiasi matahari

Jumlah kedua jenis radiasi tersebut dinamakan “radiasi matahari total”. Sesuai

dengan kedudukan permukaan bidang terhadap arah datangnya radiasi, maka

radiasi matahari langsung adalah :

Jn = 1164 P cosec h (kcal/ m2jam) ……………….………( 3 )

Jh = 1164 P cosec h sin h (kcal/ m2jam) …………………( 4 )

Jv = 1164 P cosec h cos h (kcal/ m2jam) ………..………( 5 )

Jβ = 1164 P cosec h cos h cos β (kcal/ m2jam) …….………..( 6 )

Dimana :

Jn = radiasi matahari langsung pada bidang tegak lurus arah datangnya

radiasi

Jh = radiasi matahari langsung pada bidang horizontal

Jv = radiasi matahari langsung pada bidang vertikal

Jβ = radiasi matahari langsung pada bidang vertikal, tetapi pada posisi

membuat sudut samping β dari arah datangnya radiasi

1164 = konstata panas matahari (kcal/ m2jam)

P = permeabilitas atmosfirik ( 0,6 - 0,75 pada hari yang cerah )

h = ketinggian matahari (dinyatakan dalam derajat dengan sistem desimal)



Rumus Jn, Jh, dan Jv dapat dihitung dengan menggunakan gambar 1.1 pada

lampiran. Sebagai contoh besar radiasi matahari rancangan dapat dilihat pada tabel

2.3 yang diperoleh dari rumus yang telah dijelaskan diatas. Apabila lingkungan

gedung banyak memberikan refleksi atau tertutup oleh sesuatu maka besarnya

radiasi tak langsung pada bidang vertikal dapat dianggap ½ dari radiasi matahari tak

langsung pada bidang horizontal.

Sedangkan untuk ketinggian matahari (h) dan azimuth (A) dapat digambarkan

sebagai berikut.

Gambar 5 Ketinggian Matahari dan Azimuth

dan dapat diperoleh dari gambar diagram 1.3 tentang sudut matahari atau dapat

dicari dengan menggunakan rumus :

Sin h = sin ψ sin δ + cos ψ cos δ cos 15 τ………………………( 7 )

………………………( 8 )

dimana :

A = azimut matahari ( tepat sebelah selatan adalah 0, kearah barat positif dan

kearah timur adalah negatif )

h = ketinggian matahari

ψ = kedudukan garis lintang ( Lintang utara adalah positif dan lintang selatan

adalah negatif )



δ = deklinasi matahari ( lihat diagram 1.4 )

τ = saat penyinaran matahari ( pukul 12 siang adalah 0, siang hari adalah

positif dan pagi hari adalah negatif )

nilai τ dapat di tulis sbb.

Pukul 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

τ -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

2.4. Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (tepi)

2.5. Tambahan kalor oleh transmisi radiasi matahari melalui jendela

Dapat dirumuskan :

Luas jendela (m2) x jml radiasi matahari (kcal/ m2jam) x faktor transmisi

jendela x faktor bayangan…………………………………………..……(9)

Jumlah radiasi matahari melalui jendela adalah adalah sama dengan jumlah radiasi

matahari total yang diperoleh dalam perhitungan 7

Faktor transmisi radiasi matahari melalui “window pane” dapat dicari dengan

mempergunakan tabel faktor transmisi jendela pada lampiran.

Faktor bayangan (shading faktor ) dari jendela, apabila sebuah jendela dibayangi

oleh suatu gedung sebelah atau tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas

matahari masuk ke dalam ruangan, jadi jumlah radiasi matahari yang masuk ke

dalam menjadi lebih kecil. Sebaliknya apabila jendela ruangan berhadapan dengan

benda lain yang memantulkan cahaya (misalnya kaca jendela dari gedung sebelah

atau lantai serambi rumah ), maka dipandang perlu menambahkan sebanyak 10%

sampai 30% dari radiasi matahari langsung dalam perhitungan beban kalor pada

siang hari yang panas.

2.6. Beban transmisi kalor melalui jendela



Dapat dirumuskan :

Luas jendela (m2) x koefisien transmisi kalor melalui jendela, K (kcal/ m2jam oC)

x Δt ruangan (oC) …………………………………………..…………(10)

Untuk nilai K dapat dilihat pada tabel 2.5 tentang koefisien transmisi dari jendela.

2.7. Infiltrasi beban kalor sensibel

Dapat dirumuskan :

{(Volume ruangan (m3) x jumlah penggantian ventilasi alamiah, Nn) + jml udara

luar} x x Δt ruangan(oC) …………..………..……( 11 )

Jumlah penggantian udara dalam ventilasi alamiah dapat ditentukan dengan tabel

jumlah penggantian (pada lampiran).

0,24 (kcal/kg oC) adalah kalor spesifik dari 1 kg udara, maka jumlah kalor yang

diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 m3 udara ruangan sebesar 1 oC dapat

diperoleh dengan membagi 0,24 dengan volume spesifik (m3/kg’)udara luar tersebut.

2.8. Beban transmisi kalor melalui dinding dan atap

Dapat dirumuskan :

Q = A x K x ETD………………………(12 )

Dimana :

A = Luas dinding / atap (m2 )

K = Koefisien transmisi kalor dari dinding/ atap (kcal/ m2 jamoC)

ETD = Equivalent Temperature Difference (oC)

Koefisien perpindahan kalor dari dinding dan atap (K), dapat ditunjukkan dengan

tabel 2.7 pada lampiran tentang koefisien transmisi kalor dan kapasitas kalor dari

dinding, sedangkan koefisien perpindahan kalor dari atap dapat dilihat pada tabel 2.8

tentang koefisien transmisi kalor dan kapasitas kalor atap, sedangkan harga ETD

dapt dilihat pada tabel 2.11.

Apabila apabila tahanan perpindahan kalor R dari lapisan tidak diperoleh pada tabel,

maka R dapat diperoleh dengan :



(kcal/ m2jam. oC) ………………………(13 )

Rτ = Rsi + R1. tebalr1 + … + Rn.tebaln + Rso……………( 14 )

Dimana :

Rτ = tahanan total, m2 jam oC /kcal

Rsi = tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan dalam dinding

( tabel 2.9 hambatan kalor permukaan Rs )

Rso = tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan luar dinding ( tabel

2.9 hambatan kalor permukaan Rs)

R1..Rn = tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan dinding (tabel 2.10

tahanan kalor dan kapasitas kalor dari bahan bangunan )

2.9. Beban kalor tersimpan dari ruangan

Perhitungan beban ini untuk keadaan dimana penyegar udara dimulai 2 atau 3 jam

sebelum waktu beban kalor maksimum.

Dapat dirumuskan :

Perhitungan ( 2.6.2.1 + 2.6.2.2 + 2.6.2.3 + 2.6.2.4 ) x faktor beban kalor

tersimpan……………………………………………………………………(15 )

Faktor beban kalor tersimpan. Dalam perhitungan beban kalor dari suatu ruangan

yang didinginkan, tetapi sebelumnya mengalami pemanasan oleh matahari, beban

kalor sensibel dari ruangan bagian tepi gedung haruslah ditambah dengan 10% -

20%.

2.10. Beban Kalor Laten Daerah Parimeter (tepi)

Beban kalor laten oleh infiltrasi dapat dirumuskan :

Vol ruang (m3) x jml ventilasi alamiah,Nn x x Δw (kg/kg’)

…………………………..…………………………………………(16 )



Jumlah ventilasi alamiah dapat dilihat pada tabel 2.17

597,3 kcal/kg merupakan kalor laten penguapan

Selisih kelembaban di dalam dan di luar ruangan dapat dilihat pada perhitungan

2.6.1.4 dan 2.6.1.5

2.11. Beban Kalor Sensibel Daerah Interior

2.11.1. Beban kalor dari partisi, langit-langit dan lantai

2.11.2. Beban kalor kalor dari partisi

Dapat dirumuskan :

Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/

m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) …….……(17)

2.11.3. Beban kalor dari Langit-langit

Dapat dirumuskan :

Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/

m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) …….……(18 )

2.11.4. Beban kalor dari lantai

Dapat dirumuskan :

Luas lantai (m2) x koefisien transmisi kalor dari lantai, K (kcal/ m2jam. oC) x

selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) …………………………(19 )

Koefisien perpindahan kalor ( K ) dari partisi, langit-langit dan lantai dapat dihitung

dengan persamaan seperti pada perhitungan R dinding dan atap.

Untuk perhitungan ini hendaknya Rso tidak digunakan 0,05 seperti pada tabel 2.9,

melainkan 0,125 , yaitu tahanan permukaan dalam ruangan. Pada umumnya beban



kalor dari lantai tanah diabaikan dalam perhitungan beban kalor. Apabila dua

ruangan berdampingan memperoleh penyegaran udara, beda temperatur antara

ruang tsb dapat dianggap 0.

2.11.5. Beban kalor sensibel karena adanya sumber kalor interior

2.11.5.1. Beban orang

Dapat dirumuskan :

Jml orang x kalor sensibel manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor

kelompok……………………………………………………………………( 2.24 )

Jika tidak diketahui jumlah orang dalam ruangan gunakan tabel 2.12. sedangkan

kalor sensibel dari orang dapat dilihat pada tabel 2.13 pada lampiran mengenai

jumlah kalor sensibel, kalor laten dari orang dan faktor kelompok untuk laki-laki

dewasa. Untuk faktor kelompok wanita haruslah dipakai faktor kelompok laki-laki

dewasa dikali 0,82, sedang untuk anak - anak dikali 0,75

2.12. Beban peralatan

Dapat dirumuskan :

Peralatan,Kw x kalor sensibel peralatan, kcal / Kw x faktor penggunaan

peralatan……………………………………………………………………( 20 )

Besarnya kalor kalor sensibel dari peralatan listrik dapat dilihat pada lampiran tabel

2.14.

2.13. Beban Kalor Laten Daerah Interior

2.13.1. Beban kalor laten orang



Dapat dirumuskan :

Jml orang x kalor laten manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok…( 21 )

Kalor laten dari orang dapat dilihat pada tabel 2.13 untuk laki-laki dewasa. Untuk

faktor kelompok wanita haruslah dipakai faktor kelompok laki-laki dewasa dikali 0,82,

sedang untuk anak-anak dikali 0,75

2.13.2. Beban kalor laten lain

Beban kalor lain dapat dilihat pada tabel 2.16 yang menunjukkan sumber kalor lain

yang terjadi pada saat memasak, membuat kopi, dan sebagainya dan tabel 2.15

menunjukkan banyaknya uap air yang terjadi pada saat pembakaran gas.

2.14. Beban Kalor Sensibel Mesin

2.14.1. Beban kalor sensibel udara oleh udara luar masuk

Dapat dirumuskan :

Jml udara (m2/jam) : volume spesifik udara luar (m3/kg’) x 0,24 kcal/kg’ oC x

selisih temperatur dalam dan luar ( oC) …………………………………..( 22 )

Jumlah pemasukan udara luar yang diperlukan tergantung pada jenis kegiatan yang

ada, dan ini ditunjukkan oleh tabel 2.17 mengenai udara luar masuk ruangan

penyegaran. Volume spesifik udara luar adalah 0,24 yang merupakan kalor spesifik

dari 1 kg udara kering

2.14.2. Tambahan kalor sensibel udara oleh motor kipas udara

Dapat dirumuskan :

Daya kipas (Kw) x 0,860 kcal/Kw x efisiensi kipas………………………( 23 )

Efisiensi kipas dari penyegar udara biasanya adalah 0,8

2.15. Beban kalor sensibel ruangan total



Dapat dirumuskan :

Total Perhitungan 2.6.2 + total perhitungan 2.6.4………………………( 24 )

Merupakan jumlah dari total kalor sensible daerah parimeter dan total kalor sensibel

daerah interior

Perhitungan beban ini digunakan untuk mencari beban kalor mesin penyegar

2.16. Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara

Dapat dirumuskan :

Perhitungan ( 2.6.6.1 + 2.6.6.2 + 2.6.6.3 ) x faktor kebocoran saluran

udara…………………………………………………………………..……( 25 )

Faktor kebocoran saluran udara pada saluran lingkaran dapat dianggap 0,

sedangkan faktor kebocoran saluran udara untuk saluran segi empat kira-kira 0,1

dan 0,2

2.17. Beban Kalor Laten Mesin

2.17.1. Beban kalor laten oleh udara luar masuk

Dapat dirumuskan :

Jml udara luar masuk (m3/jam) x x Δw (kg/kg’) ……….(26 )

Jumlah pemasukan udara luar dapat dilihat pada tabel 2.17

Selisih faktor pencampuran uap (∆w) dapat dilihat pada perhitungan 2.6.1.4 dan

2.6.1.5

2.18. Beban kalor laten ruangan total

Dapat dirumuskan :

Total perhitungan 2.6.3 + perhitungan 2.6.5……….……………………( 27 )



Merupakan jumlah dari total kalor laten daerah parimeter dan total kalor laten daerah

interior

2.19. Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara

Dapat dirumuskan :

Total perhitungan ( 2.6.7.1 + 2.6.7.2 ) x faktor kebocoran saluran

udara……………………………………………………………………..( 28 )

Faktor kebocoran saluran udara untuk saluran segi empat kira-kira 0,1 dan 0,2



Materi pengeringan

Documents

Transcript of Materi pengeringan