TUGAS BESAR

TF 4011 REKAYASA LINGKUNGAN DAN TERMAL

LAPORAN PERHITUNGAN BEBAN KALOR

PENDINGINAN PADA RUANGAN DI LANTAI 4

GEDUNG TP RACHMAD LABTEK VI ITB

Oleh

Maria Sri Suratmi 13311035

Faris Abdala 13311036

Elfi Yulia 13311091

Program Studi Teknik FIsika

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Bandung

2014

1

I. Denah Gedung

Pengukuran dilakukan di lantai 4 gedung TP Rachmad Labtek VI yang

berada di ketinggian 768 m di atas permukaan laut.

II. Pembagian dan Pendefinisian Zona (Zoning)

Berdasarkan daerah kerja yang telah ditentukan, daerah kerja ini akan dibagi

menjadi beberapa zona menurut karakteristik dari masing-masing zona tersebut

untuk mempermudah perhitungan. Hasil pembagian zona adalah sebagai berikut

2

2.1. Zona 1 (Ruang PII 1)

Zona 1 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan

atap. Pada bagian utara terdapat dinding penyekat, pada

bagian barat dan selatan terdapat kaca sedangkan pada

bagian timur sebagian sisi berkaca dan sebagian lagi dinding

dalam. Zona ini juga memiliki sistem pendingin berupa air

conditioner. Di zona ini terdapat 15 orang yang akan berada

di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah proyektor selama kurang

lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 3 buah lampu TL 40 Watt

yang akan menyala selama 10 jam

2.2. Zona 2 (Ruang Seminar TF 2)

Zona 2 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit,

dan atap. Pada bagian utara terdapat dinding luar

berkaca, pada bagian selatan terdapat dinding bagian

dalam yang sebagian dinding atasnya juga berkaca,

serta pada bagian timur dan bagian barat terdapat

dinding dalam. Di zona ini terdapat 80 orang yang akan berada di aktivitas

belajar-mengajar dengan bantuan sebuah proyektor selama kurang lebih 10 jam

mulai dari pukul 7 pagi, serta terdapat 50 buah lampu TL 40Watt yang akan

menyala selama 11 jam.

2.3. Zona 3 (Laboratorium Praktikum A)

Zona 3 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-

langit, dan atap. Pada bagian utara terdapat dinding

luar berkaca, pada bagian selatan terdapat dinding

bagian dalam yang sebagian dinding atasnya juga

berkaca, serta pada bagian timur dan bagian barat

terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat 30 orang yang akan beraktivitas

selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 30 buah lampu

TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam. Zona ini dilengkapi oleh alat-

alat seperti heat exchanger, thermometer comparison, resistance low measuring

3

apparatus, proyektor, osiloskop dan juga generator sinyal yang masing-masing

menghasilkan kalor saat dinyalakan.

2.4. Zona 4 (Laboratorium Komputer)

Zona 4 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit,

dan atap. Pada bagian selatan terdapat dinding luar

berkaca, pada bagian utara terdapat dinding bagian

dalam yang sebagian dinding atasnya juga berkaca,

serta pada bagian timur dan bagian barat terdapat

dinding dalam. Di zona ini terdapat 78 orang berinteraksi dengan computer.

Ruangan ini selain dilengkapi computer sebanyak 78 buah juga dilengkapi 4

buah Air Conditioner selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 7 pagi, serta

terdapat 15 buah lampu TL 40Watt yang akan menyala selama 11 jam.

2.5. Zona 5 (Ruang Seminar TF 4)

Zona 5 ini terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan

atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada

bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian

dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan

bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat30

orang yang akan berada di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah

proyektor selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 12

buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam.

2.6. Zona 6 (Ruang Seminar TF 5)

Zona 6 ini terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan

atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada

bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian

dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan

bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat30

orang yang akan berada di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah

proyektor selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 12

buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam.

4

2.7. Zona 7 (Ruang Praktek)

Zona 7 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan

atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada

bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian

dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan

bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat 30

orang yang akan beraktivitas selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8

pagi, serta terdapat 10 buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10

jam.

III. Pengolahan Data dan Perhitungan

Dalam menghitung besar cooling and heat load dapat digunakan persamaan

berikut :

=

Dimana U = Koefisien heat transmission, A = Luas daerah yang akan dihitung

dann CLTD = cooling load temperature difference.

Dalam menghitung besar nilai U digunakan persamaan sebagai berikut :

=

Dengan = 1

=

=

Untuk perhitungan beban kalor pendinginan kali ini, terdapat beberapa asumsi

yang digunakan, antara lain:

Temperatur existing luar gedung sebesar 29C.

Tinggi ruangan yang dihitung 3.53m

Pada perhitungan dibutuhkan informasi temperatur terendah dan tertinggi di

Bandung, sehingga diasumsikan temperatur terendah Bandung 17C (79F)

dan temperatur tertertinggi Bandung 31C (95F).

Lampu yang digunakan pada tiap-tiap ruangan diasumsikan memiliki daya

sama yaitu 40 Watt

5

Ruangan digunakan sebagian besar ruang belajar-mengajar

4.1 Perhitungan Koefisien Transmisi Kalor (U)

Perhitungan nilai koefisien transmisi dilakukan pada dinding luar yang terkena

cahaya matahari, kaca, atap, dinding dalam (partisi), lantai, langit-langit, kaca

dalam (partisi). Berikut ini dijabarkan cara perhitungan nilai U pada masing-

masing bagian di atas beserta asumsi yang digunakan :

Dinding luar

Dinding luar diasumsikan memiliki tebal total 10 inch.

Plester muka menghadap luar setebal 1 inch, bata common

dan plester antar bata tersusun paralel dengan tebal 8 inch

dan plester muka menghadap dalam setebal 1 inch.

Untuk mencari Nilai R :

= =

.

Menurut Tabel 3.1A = = 5

() = 1

Menurut Tabel 3.3 (luar) = 4 . Maka =

0,25

() = 1

Menurut Table 3.3 (dalam) = 1.46 . Maka =

0.68

= 1

+

1

1

=

5

8+

5

8=

10

8= 0.8

Maka nilai koefisien transmisi dinding luar

6

=1

=

1

+ + + +

= 1

0,25 + 0,2 + 0,8 + 0,2 + 0,68

= 1

2,13= ,

Kaca (Luar)

Kaca diasumsikan berjenis gelas arsitektur.

Berdasarkan tabel 3.1A nilai C = 10.

= 1

=

1

10= 0.1

Maka nilai koefisien transmisi kaca :

=1

= 1

+ +

= 1

0,25 + 0,1 + 0,68=

1

1,03

= ,

Atap

Atap diasumsikan berjenis sirap aspal.

Berdasarkan tabel 3.1A nilai C = 2,27 .

= 1

=

1

2,27= 0,44

Maka nilai koefisien transmisi atap :

=1

= 1

+ +

= 1

0,25 + 0,44 + 0,68=

1

1,37

7

= ,

Dinding dalam (partisi)

A Dinding dalam diasumsikan memiliki ketebalan 6 inch

yang terdiri atas 2 inch plester muka yang menghadap

masing-masing bagian dan gabungan bata dan plester yang

tersusun paralel dengan tebal 4 inch. Berdasarkan table

3.1A nilai C = 2,27.

1

=

1

+

1

=

5

4+

5

4=

10

4, = 0,4

Maka nilai koefisien transmisi dinding dalam (partisi):

=1

=

1

+ + + +

= 1

0,68 + 0,2 + 0,4 + 0,2 + 0,68

= 1

2,16= ,

Lantai

Lantai diasumsikan memiliki ketebalan 10 inchi yang

terdiri atas gabungan bata dan plester yang tersusun

paralel serta ubin yang menutupi bagian atas. Nilai C dari

ubin pada tabel 3.1A mengikuti C dari ubin- asphalt,

lynoleum, vinyl. Nilai C = 20.

= 1

=

1

20= 0,05

Maka nilai R = 0.05

1

=

1

+

1

=

1

0.05+

1

0,05= 1, = 1

Maka nilai koefisien transmisi lantai :

=1

8

= 1

+ + +

= 1

0,68 + 0,05 + 1 + 0,68

= 1

2,41= ,

Langit-langit

Langit langit diasumsikan tersusun atas ubin akustik

setebal 0,75 inch dan insulasi atap setebal 4 inch.

Berdasarkan tabel 3.1A nilai C dari ubin akustik =

0,53

= 1

=

1

0.53= 1.88

Sedangkan Kinsulasi atap = 0,34 (tabel 3.1A),

=

=

4

0.34= 11.76

Maka nilai koefisien transmisi langit-langit :

=1

=

1

+ + +

= 1

0,68 + 1,88 + 11,76 + 0,68

= 1

15= 0,067

Kaca (dalam)

Kaca diasumsikan berjenis gelas arsitektur. Berdasarkan tabel

3.1A nilai C = 10..

= 1

=

1

10= 0.1

9

Maka nilai koefisien transmisi kaca :

=1

=1

+ +

= 1

0,68 + 0,1 + 0,68

=

, = ,

4.2 Perhitungan Cooling Load Temperature Difference (CLTD)

Dalam menghitung nilai CTLD dilakukan pada waktu puncak yang

diasumsikan berada pada jam 10.00, 12.00 dan 14.00 dengan rincian sebagai

berikut.

Dinding berdasarkan table 3.10 Grup B disesuaikan dengan arah dinding

terhadap cahaya matahari.

Kaca

Asumsi tidak diperhitungkan

Atap berdasarkan pada table 3.8

Sedangkan koreksi pada CLTD ditinjau dari koreksi lintang, koreksi

warna dan koreksi suhu luar-dalam.

CLTDkor = [(CLTD + LM) x K + (78 - Tr) +( To-85 ) x f

Keterangan

LM = Koreksi lintang dan bulan ( berada di 8o LS pada bulan Juni)

T = Koreksi Suhu luar dan dalam ( table 3.13)

Tr = Suhu ruangan

To = Suhu lingkungan

K = koreksi warna

K = 1.0 untuk warna gelap

K = 0.83 untuk permukaan warna sedang

K = 0.65 untuk permukaan warna terang

f = Faktor untuk attic fan

f =1 no attic ( yang digunakan )

f = 0.75 ventiasi positif

10

IV. Analisis Data

Perhitungan laju kalor pendinginan pada ruangan dipengaruhi oleh beban

internal dan beban eksternal ruangan tersebut. Beban internal berasal dari jumlah

kapasitansi ruangan, peralatan dan jenis lampu yang digunakan. Nilai beban

internal diukur pada waktu puncak jam 10.00, 12.00 dan 14.00 dengan

penjabaran sebagai berikut :

Beban internal Tabel Keterangan

Kapasitansi

Ruangan

Tabel 4.5

(Qs dari penghuni

disesuai dengan

aktivitas yang

dilakukan)

Tabel 4.6

Faktor beban

pendinginan kalor

sensibel untuk manusia

Zona 1,2,,5,6 :

belajar-mengajar dengan nilai

sebesar 230 Btu/hr,

zona 4 : duduk ringan,mengetik

dengan nilai 255Btu/hr,

Zona 3 dan 7 : kerja mesin ringan

dengan nilai 345 Btu/hr.

Nilai Cooling Load Factor

10.00 : 0.89

12.00 : 0.34

14.00 : 0.23

Jenis Lampu Tabel 4.1

Faktor ballast untuk

lampu fluorescent

Table 4.11

Faktor beban

pendinginan -

peralatan tak

bertudung

Jenis lampu yang digunakan

adalah lampu TL dengan ballas 1,2

Nilai CLF

10.00 : 0.9

12.00 : 0.29

14.00 : 0.2

Peralatan

Peralatan yang digunakan adalah

LCD asumsi 450 Watt dengan

heat loss 460.65 Btu/hr

Komputer asumsi 450 Watt

dengan heat loss 460.65 Btu/hr

11

Table 4.11

Faktor beban

pendinginan -

peralatan tak

bertudung

Asumsi seluruh alat bekerja

dengan efisiensi 70%.

Nilai CLF

10.00 : 0.9

12.00 : 0.29

14.00 : 0.2

Sedangkan nilai beban eksternal berasal dari konduksi (dinding, kaca,

langit-langit, lantai dan atap) dan solar (arah kaca terhadap matahari) yang

dipengaruhi oleh arah dan material yang digunakan pada bangunan. Nilai beban

eksternal terlampir.

12

V. Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan besar beban kalor pendinginan pada ruangan di

lantai 4 gedung TP Rachmat Labtek VI ITB dengan membagi ruangan menjadi

7 zona di peroleh besar nilai laju kalo perndinginan sebagai berikut :

Zona - Ruang Laju Kalor Pendingin (Btu/hour)

10.00 12.00 14.00

1. Ruang PII 1 14441.84 13497.00 17221.70

2. Ruang Seminar TF 2 52498.92 45858.00 51328.00

3. Laboratorium Praktikum A 41122.51 41500.00 41147.50

4. Laboratorium Komputer 74779.77 71229.00 71682.00

5. Ruang Seminar TF 4 24742.44 20206.00 20649.40

6. Ruang Seminar TF5 30629.14 27497.00 28182.00

7. Ruang Praktek 40124.27 37231.00 37921.20

Total 278338.89 257018.00 268131.80

Besar laju kalor pendinginaan dipengaruhi oleh besar koefisien heat

transmission, luas daerah dan nilai cooling load temperature difference yang

sangat bergantung pada jenis bahan yang digunakan.