TUGAS TR-PKU

BEBAN PENDINGIN

Disusun oleh:

NAMA : ABDEDDY HERWANSYAH

BP : 10010112027

KELAS : IIi B Reguler

JURUSAN : TEKNIK MESIN

DOSEN : HANIF ST.MT

POLITEKNIK NEGERI PADANG

T.A 2012/ 2013

PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN

Kemajuan ilmu dan teknologi di bidang teknik pendingin mendorong

peningkatan kenyamanan pada manusia. Di Indonesia kondisi udara cukup panas

dengan kelembaban yang tinggi, keadaan ini kurang nyaman sehingga diperlukan

alat yang dapat mengubah dari kondisi tersebut menjadi kondisi yang lebih baik. air

conditioning (pengkondisi udara atau tata udara) merupakan suatu proses dari

pengontrolan panas, dingin, kebersihan, dan sirkulasi udara serta kandungan uap air

dari udara. Air conditioning merupakan proses sedangkan mesin atau alatnya disebut

Air Conditioner (AC). Perhitungan beban pendinginan merupakan langkah utama

dalam perancangan suatu sistem air conditioning. perhitungan beban pendinginan

dapat dilakukan secara manual atau bantuan perangkat lunak ms.exel dengan

memasukkan persamaan beban pendinginan

I PENDAHULUAN

Makhluk hidup dapat menyesuaikan dan mempertahankan keterkaitannya

dengan lingkungan. Apabila cuaca buruk, makhluk hidup khususnya manusia

berusaha mencari tempat yang nyaman. Rumah dan gedung mereka rancang sesuai

kebutuhan, agar memiliki kenyamanan. Dahulu, kenyamanan pada rumah dan

gedung hanya membutuhkan ventilasi udara yang cukup, agar udara yang ada pada

ruangan dapat melakukan pertukaran. Sekarang, tingginya tingkat polusi udara yang

disebabkan oleh kendaraan bermotor, pabrik, dan sebagainya khususnya di kota-kota

besar, diperparah dengan naiknya temperatur global sehingga kebutuhan akan

ventilasi udara bukan merupakan syarat utama sebuah bangunan.

Kemajuan ilmu dan teknologi di bidang teknik pendingin mendorong

peningkatan kenyamanan pada manusia. Di Indonesia misalnya, kondisi udara cukup

panas dengan kelembaban yang tinggi, keadaan ini kurang nyaman sehingga

diperlukan alat yang dapat mengubah dari kondisi tersebut menjadi kondisi yang

lebih baik.

W.F. Stoecker dan J.W. Jones (1994 : 1) menyatakan “ Mengondisikan udara

adalah perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan

pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan

oleh penghuni didalamnya”. Pernyataan tersebut mengisyaratkan bahwa

mengondisikan udara adalah proses perlakuan terhadap udara melalui

pengaturan temperatur, aliran, kebersihan, dan kelembabannya sehingga

diperoleh kondisi yang diinginkan.

V. Paul Lang (1971: 3) mengemukakan bahwa “Air conditioning is

defined as a process which heats, cools, cleans, and circulates air and

controls its moisture content”. Pernyataan tersebut mengungkapkan bahwa

air conditioning (pengkondisi udara atau tata udara) merupakan suatu

proses dari pengontrolan panas, dingin, kebersihan, dan sirkulasi udara

serta kandungan uap air dari udara.

Air conditioning merupakan proses sedangkan mesin atau alatnya

disebut Air Conditioner (AC). Langkah-langkah yang diambil dalam

mengondisikan udara, yaitu : 1. Perhitungan beban pendinginan pada

ruangan yang dikondisikan 2. Perhitungan saluran udara 3. Pemilihan unit

mesin pengondisian udara 4. Pemilihan alat pendukung (exhaust fan, air

curtain dan lain-lain) Perhitungan beban pendinginan merupakan langkah

utama dalam perancangan suatu sistem air conditioning., karena apabila

tidak tepat akan mengakibatkan beban pendinginan tidak dapat diatasi, dan

kenyamanan udara yang direncanakan tidak optimal. Oleh karena itu air

conditioning memerlukan perhitungan beban pendinginan yang tepat sesuai

dengan beban di ruangan, sehingga pemanfaatannya menjadi efektif dan

efisien.

II. JENIS BEBAN PENDINGIN DAN PERHITUNGAN BEBAN

PENDINGINAN

Beban pendinginan adalah jumlah panas yang harus dipindahkan

dari ruangan yang dikondisikan ke tempat lain oleh mesin pendingin.

Perhitungan beban pendinginan merupakan dasar untuk memilih peralatan

pengkondisian udara yang akan digunakan. Berdasarkan hal di atas maka

beban pendinginan pada sistem air conditioning dapat di bagi dua

berdasarkan sumber panas, yaitu : beban pendinginan dari luar ruangan

meliputi : beban pendinginan melalui dinding,beban pendinginan melalui

atap, dan beban pendinginan melalui lantai serta beban pendinginan dari

dalam ruangan meliputi :

1. beban pendinginan dari manusia.

2. beban pendinginan dari lampu.

3. beban pendinginan dari ventilasi udara.

4. beban pendinginan dari infiltrasi udara.

5. beban pendinginan dari sumber lain (benda yang memiliki

konduktivitas panas).

Contoh-Contoh dari Perhitungan beban pendinginan melalui

dinding, dilakukan studi kasus pada proyek rumah tinggal Jl. Kiputih No.

35, yang telah dikerjakan PT. STM dengan gambar layout ruangan dan

tabel ukuran ruangan sebagai berikut :

Ruangan rumah tidak dikondisikan seluruhnya. Ruangan yang dikondisikan sebanyak 11 ruang yaitu: ruang tidur utama, ruang tidur anak 1, ruang tidur anak 2, ruang tidur anak 3, ruang tidur anak 4, ruang tidur anak 5, ruang keluarga, ruang tidur tamu 1, ruang tidur tamu 2, ruang tidur tamu 3, dan ruang musik/studio. Adapun luas keseluruhan rumah adalah: panjang 29 m (95,14 ft),

lebar 21 m (68,90 ft),

tinggi 2 x 3 m (2x 9,84 ft),

luas 609 m2 (1998,03 ft2),

volume 3654 m3 (11988,19 ft3).

Ukuran pintu 6,9 x 4,9 = 33,81 ft2.

a. Beban pendinginan melalui dinding

Besar beban pendinginan melalui dinding tergantung pada luas

dinding, harga koefisien perpindahan panas dinding (U) dan perbedaan

temperatur luar dengan temperatur ruangan. Menurut Carrier (1965: 1-77)

harga U dapat dihitung menggunakan persamaan:

U = 1/ R

Di mana:

U = Koefisien perpindahan panas dinding (Btu/hr.ft2.oF)

R = Tahanan dinding (hr.ft2.oF/Btu)

Besar beban pendinginan melalui dinding dihitung berdasarkan

persamaan:

Q = U x A x Dte (Carrier, 1965: 1-59)

Di mana:

Q = Laju perpindahan panas (Btu/hr)

U = Koefisien perpindahan panas dari dinding (Btu/h.ft2.oF)

A = Luas permukaan dinding (ft2)

Dte = Perbedaan temperatur diantara dua sisi dalam dan luar(oF)

Konstruksi gedung terdiri dari beberapa ruangan. Konstruksi semua

dinding sama kecuali konstruksi lantai, dan konstruksi atap. Dinding

semuanya terbuat dari bata merah yang diplester pada kedua sisinya.

Tahanan lapisan udara partisi dan tahanan lapisan udara ruangan dalam

keadaan tenang. Konstruksi dan tahanan panas dinding harga R dapat

dilihat adalah sebagai berikut:

b.Beban pendinginan melalui atap

Beban pendinginan melalui atap adalah besar panas yang melalui

atap, perpindahan panas secara konduksi dari luar ke dalam ruangan yang

dikondisikan, menggunakan persamaan:

Q = U x A x Dte (Carrier, 1965: 1-59)

Di mana:

Q = Laju perpindahan panas (Btu/hr)

U = Koefisien perpindahan panas dari atap(Btu/h.ft2.oF)

A = Luas permukaan atap (ft2)

Dte = Perbedaan temperatur antara dua sisi dalam dan luar (oF) Atap

bangunan terbuat dari asbes.

Konstruksi dan tahanan panas atap bangunan adalah sebagai berikut:

c. Beban pendinginan melalui lantai

Beban pendinginan melalui lantai adalah besar panas yang melalui

lantai, perpindahan panas secara konduksi dari luar ke dalam ruangan yang

dikondisikan, menggunakan persamaan:

Q = U x A x D (Dossat,R..J, 1961: 147)

Di mana:

Q = Laju perpindahan panas (Btu/hr)

U = Koefisien perpindahan panas dari lantai(Btu/h.ft2.oF)

A = Luas permukaan lantai(ft2)

D = Perbedaan temperatur pada dua sisi lantai (oF) Lantai 2

bangunan terbuat dari beton yang dilapisi keramik.

Konstruksi dan tahanan panas lantai adalah sebagai berikut:

d. Beban Pendinginan dari manusia

Beban pendinginan dari manusia diakibatkan panas yang

dikeluarkan tubuh yang berada di ruangan. Beban panas yang dikeluarkan

tubuh bergantung dari aktvitas manusia tersebut. 

e. Beban pendinginan dari lampu

Beban pendinginan dari lampu didasarkan pada asumsi bahwa semua

lampu yang berada di ruangan menyala selama unit mesin pendingin

beroperasi dapat dilihat pada Carrier (1965: 1–10). Beban panas dari lampu

dapat dihitung dengan persamaan:

Q = Daya x 1,25 x 3,4 (Btu/hr) (Carrier 1965: 1–10)

Di mana:

Daya dalam satuan Watt Lampu yang digunakan adalah jenis

flurosen. Data-data dari lampu adalah sebagai berikut:

f. Beban pendinginan melalui udara ventilasi

Ventilasi udara adalah udara luar yang sengaja dimasukkan ke

ruangan yang dikondisikan. Tujuannya agar udara di ruangan bersirkulasi

sehingga kondisinya tetap segar. Jumlah udara ventilasi tergantung pada

jumlah orang, aktivitasnya, dan luas ruangan. Jumlah udara ventilasi

dihitung berdasarkan debit udara tiap orang. Debit udara, dapat dihitung

beban panas sensibel dan beban panas latennya.

Menurut Harris N.C (1974: 146) beban panas sensibel dan beban

panas laten dapat dihitung dengan persamaan:

Untuk beban panas sensibel yang disebabkan udara adalah:

Qs = cfm x 1,08 x (to – ti)

Di mana:

cfm = Jumlah udara (cfm)

1,08 = Faktor kali untuk beban panas sensibel

to = Temperatur udara luar (oF)

ti = Temperatur udara ruangan (oF)

Qs = Beban panas sensibel (Btu/hr)

Sedangkan untuk beban panas laten yang disebabkan udara adalah:

Ql = cfm x 0,68 x (Wo – Wi)

Di mana:

cfm = Jumlah udara (cfm)

0,68 = Faktor kali untuk beban panas laten

Wo = Spesific humidity udara luar (grain/lb)

Wi = Spesific humidity udara ruangan (grain/lb)

Ql = Beban panas laten (Btu/hr)

Specifik humidity udara didapat berdasarkan psychrometric chart

atau menggunakan perankat lunak CATH. Jumlah ventilasi untuk tiap

orang yang berada di dalam rumah adalah 7,5 Cfm dengan asumsi tidak ada

orang yang merokok di dalam ruangan.

g. Infiltrasi udara

Infiltrasi udara adalah udara yang masuk ke ruangan melalui celah-

celah di sekitar pintu, jendela, dan melaui pintu terbuka. Jumlahnya

tergantung pada kualitas konstruksi jendela atau pintu, kecepatan angin,

dan kerapatan udara ruangan dengan sekelilingnya. Karena infiltrasi udara

tidak bisa dihindari, maka diperlukan suatu cara agar infiltrasi tidak terlalu

besar. Proses pengondisian tekanan udara di dalam ruangan lebih tinggi

dari tekanan udara di luar ruangan. Beban pendinginan yang disebabkan

infiltrasi udara melalui dinding dapat dicari menggunakan persamaan:

Karena beban ventilasi udara lebih besar dari beban pendinginan

akibat infiltrasi udara, maka beban pendinginan yang diperhitungkan dalam

perancangan ini adalah beban pendinginan akibat ventilasi udara. Setelah

dilakukan perhitungan, beban pendinginan melalui udara infiltrasi adalah:

h. Beban pendinginan dari sumber lain

Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

Beban pendinginan dari sumber lain adalah beban yang disebabkan

oleh peralatan yang dapat menimbulkan panas. Beban pendinginan ini

dapat juga disebabkan adanya kebocoran pada saluran udara, penambahan

panas ini memiliki toleransi ± 10% dari room sensible heat (RSH).

III. ANALISIS PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN

Analisis beban pendinginan dapat dilakukan dengan bantuan

perangkat lunak ms.excel, dengan memasukkan persamaan-persamaan

beban pendinginan di atas, sebagai berikut :

Analisis kondisi udara luar untuk mengetahui temperatur udara

kering (trm), temperatur udara basah (trm), relative humidity (RH), dew

point (DP), spesific humidity (Wrm), dan entalphy (hrm). Psycrometric

chart atau mengunakan perangkat lunak CATH. diagram psycrometric

sebagai berikut :