SALURAN UDARA

Andriyanto Setyawan

SALURAN UDARA

Saluran udara (air duct) perlu dirancang dengan baik untuk mendapatkan kondisi ruangan sesuai dengan yang diinginkan

Pertimbangan dalam perancangan:

Laju aliran volume sesuai dengan beban kalor, rugi-rugi, dan/atau beban ventilasi.

Ukuran dan lokasi semua keluaran (outlet) catu udara dan masukan (inlet) udara balik pada tiap-tiap ruangan yang dikondisikan.

Rancangan bangunan.

Metode perancangan.

Prinsip Dasar Perancangan Saluran

Udara

Sesedikit mungkin belokan bahan, daya, ruangan, dan biaya.

Gunakan kecepatan udara yang direkomendasikan kecuali ada alasan tertentu.

Hindari belokan dan tekukan yang tajam.

Hindari baik pembesaran maupun pengecilan saluran secara tiba-tiba.

Untuk mendapatkan debit maksimum, gunakan saluran bundar. Jika menggunakan saluran persegi, usahakan berpenampang bujursangkar atau mendekati bujursangkar. Hindari rasio aspek > 6.

Prinsip Dasar Perancangan Saluran

Udara

Sambungan yang kuat. Semua sambungan sebaiknya searah dengan aliran udara. Hindari sisi splitter dan turning vane yang tajam.

Pada saluran yang panjang sebaiknya dipasang sambungan ekspansi (expansion joints).

Gunakan penahan dan penyangga yang cukup pada sistem saluran udara.

Gunakan sekrup, rivet dan baut yang dilapis untuk menghindari terbentuknya karat.

Gunakan insulasi.

Tambahkan damper pada semua percabangan saluran untuk keperluan balancing akhir.

Sediakan bukaan/pintu untuk keperluan perawatan dan perbaikan.

Rugi-Rugi Tekanan Akibat Gesekan

Rugi-rugi head (head loss) aliran fluida akibat gesekan pada saluran bundar tertutup dapat dinyatakan dengan persamaan Darcy-Weisbach:

[ft atau m]

[lbf/ft2 atau N/m2]

h fL

D

V

gL ( )( )

2

2

p fL

D

V

gL ( )( )

2

2

Rugi-Rugi Tekanan Akibat Gesekan

hL : rugi-rugi head (head loss) akibat gesekan fluida [ft atau m]

pL : rugi-rugi tekanan akibat gesekan fluida [lbf/ft2 atau N/m2]

f : faktor gesekan [tanpa satuan]

L : panjang saluran [ft atau m]

D : diameter dalam saluran [ft atau m]

: berat jenis fluida [lbf/ft3 atau N/m3]

V : kecepatan aliran rata-rata [ft/s atau m/s]

g : percepatan gravitasi [ft/s2 atau m/s2]

Saluran Persegi Ekuivalen

Saluran udara persegi lebih banyak dijumpai dibandingkan dengan saluran bundar.

Saluran bundar hemat, saluran persegi mudah dinstalasi.

Ekuivalen saluran persegi terhadap saluran bundar:

Saluran Persegi Ekuivalen

D

HW

H We

13

5

2

1 8

.

/

D

HW

H We

13

0 625

0 25.

.

.

Saluran Persegi Ekuivalen

Untuk kepraktisan, ekuivalen saluran bundar terhadap saluran persegi telah ditabelkan.

Saluran persegi umumnya memiliki dimensi dengan bilangan-bilangan yang bulat agar mempermudah perancangannya sekaligus menghemat waktu dan biaya fabrikasi.

Dalam penerapannya, satu dimensi dari saluran persegi (umumnya tinggi saluran) ditentukan terlebih dahulu misalnya 4, 6, 12, 14, 18, atau 20 “. Selanjutnya lebar saluran bervariasi sesuai dengan luas penampang yang diinginkan.

Rasio Aspek (Aspect Ratio)

Rasio aspek pada suatu saluran persegi adalah perbandingan antara sisi panjang dengan sisi pendek saluran.

Rasio aspek sebaiknya dibuat serendah mungkin karena:

Rugi-rugi kalor pada udara yang mengalir dalam saluran akan membesar jika rasio aspek besar.

Jumlah material yang diperlukan dan biaya pembuatan akan naik jika rasio aspek besar.

Biaya operasi akan naik karena rugi gesekan yang besar jika rasio aspek besar.

Rugi Dinamik Pada Saluran

Udara

Rugi dinamik pada saluran udara disebabkan oleh gangguan pada aliran karena adanya perubahan dalam arah dan atau luas penampang aliran udara, misal pada grill, difuser, nosel, orifice, tee, belokan, dan penghalang.

Kerugian tekanan ini dapat dikurangi dengan menambahkan pengarah aliran pada sambungan.

Penentuan Ukuran Saluran Udara

Tiga metode yang umum digunakan dalam penentuan ukuran saluran udara adalah:

Metode pengurangan-kecepatan (velocity-reduction method)

Metode perolehan-kembali-tekanan-statik (static-regain method)

Metode laju-gesekan-sama (equal-friction-rate method)

Penentuan Ukuran Saluran Udara

Secara umum metode pengurangan-kecepatan digunakan untuk

menghitung ukuran saluran udara pada sistem saluran yang kecil

dengan kecepatan aliran udara yang rendah.

Sistem besar dengan kecepatan aliran udara yang tinggi umumnya

menggunakan metode static regain.

Metode equal friction umumnya digunakan pada sistem dengan

ukuran antara kecil dan besar.

Ada kalanya dua metode sekaligus digunakan dalam perancangan

suatu sistem saluran udara.

Metode Pengurangan-Kecepatan

Baca harga laju aliran volume udarapada tiap-tiap bagian saluran dan tabelkan

Pilih harga kecepatan berdasarkan hargayang direkomendasikan

Berdasarkan laju aliran volume dan kecepatan tentukan diameter saluran dengan karta rugi gesek.

Tentukan ukuran saluran persegi denganmenggunakan tabel saluran persegi ekuivalen

Metode Pengurangan-Kecepatan

Fan

4

6

1

2

3

5

7

16 ft

14 ft

12 ft 12 ft

16 ft16f

t

14 ft

14 ft 12 ft 16 ft 18 ft

16 ft

1000 cfm

900 cfm

1000 cfm

800 cfm

800 cfm

800 cfm

900 cfm

A

B CD

E

Metode Laju-Gesekan-Sama

Laju gesekan pada saluran udara per satuan panjang (in. wg. 100 ft atau Pascal per meter) dibuat tetap sepanjang sistem saluran.

Harga laju gesekan dipilih berdasarkan kecepatan yang direkomendasikan pada sistem tersebut.

Berdasarkan kecepatan atau laju aliran volume dan rugi gesek per satuan panjang dapat ditentukan diameter ekuivalen saluran.

Diameter ekuivalen diketahui, ukuran persegi dapat ditentukan.

Metode Laju-Gesekan-Sama

Fan

1500 cfm 1000 cfm

1500 cfm3000 cfm

2000 cfm

40 f t 30 f t 40 f t 30 f t

40 f t40 f t40 f t

20 f t

50 f t 50 f t

A

B

C

D E

1

2 5

4

3

Metode Static-Regain Tekanan statik di sepanjang saluran udara dijaga

konstan.

Tekanan kecepatan dikonversi menjadi tekanan statik dengan faktor regain antara 0.5 sampai dengan 0.75.

Jika laju aliran udara pada outlet (difuser) konstan maka ukuran outletnya pun akan konstan sehingga memudahkan pemilihan difuser.

Metode ini sangat cocok digunakan pada bangunan-bangunan yang memiliki bentuk dan ukuran ruangan yang hampir sama (misalnya hotel-hotel dan rumahsakit).

Metode Static-Regain

Langkah-langkah penentuan ukuran saluran udara dengan metode static -regain:

Tentukan laju gesekan (in. wg/100 ft) dari karta rugi-gesek.

Hitung rugi tekanan statik.

Hitung tekanan kecepatan pada bagian hulu saluran (hv)U

Hitung kecepatan yang diperlukan pada bagian berikutnya (hv)D Dengan diperolehnya harga (hv)D maka kecepatan pada bagian tersebut dapat dicari.

Dengan menggunakan data kecepatan dan laju aliran volume udara dan/ atau laju gesekan maka diameter saluran dapat diperoleh dari karta rugi gesek.

Apabila diminta, ukuran saluran persegi (H x W) dapat dicari dari tabel saluran persegi ekuivalen.

Metode Static-Regain

10000 cfm 8000 cfm 6000cfm

2000 cfm2000 cfm2000 cfm

40 ft 40 ft40 ftA DCB