UNIVERSITAS INDONESIA PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN ...

i Universitas Indonesia

UNIVERSITAS INDONESIA

PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA

RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

YUGO BITTRIANO

1006809805

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

DEPOK

DESEMBER 2013 HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

ii Universitas Indonesia

Skripsi ini adalah hasil karya Saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah Saya nyatakan dengan benar.

Nama : Yugo Bittriano

NPM : 1006809805

Tanda Tangan : ...................

Tanggal : 30 Desember 2013

Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014

iii Universitas Indonesia

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh


NPM : 1006809805

Program Studi : Teknik Mesin

Judul Skripsi :


RUMAH SAKIT DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian

persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program

Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Ir. Rusdy Malin, MME. (........................)

Penguji : Prof.Dr.Ir. M. Idrus Alhamid (........................)

Penguji : Dr.Ir. Budihardjo, Dipl.Ing. (........................)

Penguji : Dr.-Ing.Ir. Nasruddin, MEng. (........................)

Ditetapkan di : Depok

Tanggal : 17 Januari 2014

KATA PENGANTAR


iv Universitas Indonesia

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmatnya Saya dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul Perhitungan cooling load dan distribusi udara pada

rumah sakit menggunakan software Elite CHVAC. Penulisan skripsi ini dilakukan sebagai

salah satu syarat untuk mengikuti sidang skripsi sebagai syarat untuk mendapat gelar Sarjana

Teknik pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saran dan kritik

yang membangun sangat diharapkan oleh Saya demi melengkapi kekurangan yang ada dalam

penulisan ini. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah

membantu dalam penyelesaian skripsi ini yaitu :

1. Ir. Rusdy Malin M.Eng, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga

dan pikiran untuk mengarahkan Saya dalam penyusunan laporan skripsi ini.

2. Kedua orang tua yang telah memberikan bantuan dan dukungan baik material maupun

moral.

3. Saudara yang juga telah memberikan bantuan dan dukungan baik material maupun moral.

4. Seluruh pengajar di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia yang

telah memberikan ilmunya.

5. Teman satu kelompok dalam tugas akhir ini yang telah berbagi suka dan duka dari awal

sampai akhir pengerjaan.

Akhir kata Saya berharap penulisan skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang

membutuhkan.

Depok, 30 Desember 2013

Penyusun

Yugo Bittriano


v Universitas Indonesia Universitas Indonesia

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini :


NPM : 1006809805

Program Studi : Teknik Mesin

Departemen : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

Jenis karya : Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas

Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-Free Right) atas karya

ilmiah saya yang berjudul :

“Perhitungan Cooling Load Dan Distribusi Udara Pada Rumah Sakit Menggunakan

Software Elite CHVAC”

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini

Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk

pangkalan data (database), merawat dan mempublikasikan tugas akhir saya tanpa meminta izin

dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis pencipta dan sebagai pemilik

Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada tanggal : 30 Desember 2013

Yang menyatakan

(Yugo Bittriano)


1 Universitas Indonesia


RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC

Yugo Bittriano

Departemen Teknik Mesin, FT UI, Kampus UI Depok 16425 Indonesia

[email protected]

Pembimbing: Ir. Rusdy Malin M.Eng

ABSTRAK

Untuk melaksanakan perencanaan pembangunan rumah sakit, umumnya pemilik rumah sakit melakukan

kerjasama dengan pihak konsultan dalam bidang arsitektur, ME (mechanical & electrical) dan sebagainya. Saya

mendapat kesempatan untuk belajar dan membantu di suatu instansi pada bidang ME, khususnya perencanaan pada

bagian sistem pendinginan dan distribusi udara gedung rumah sakit di Surabaya. Dalam pembahasan tugas akhir ini,

akan dibahas mengenai perhitungan cooling load berdasarkan standar ASHRAE, data dan gambar arsitek yang ada

saat ini serta dengan bantuan software chvac, lalu akan ditentukan sistem distribusi udara yang sesuai untuk gedung

rumah sakit di Surabaya. Gedung terdiri dari sepuluh lantai dengan total luas sebesar 177.704,10 sq.ft , dan dengan

perhitungan dari data-data variabel yang menyebabakan adanya cooling load, maka dengan bantuan software

didapatkan nilai total cooling load sebesar 537,71 Tons dan total air quantity sebasar 194.179 CFM. Distribusi

ducting diperoleh dengan metode equal friction, sehingga didapatkan ukuran ducting yang sesuai dan total friction

loss.

1.PENDAHULUAN

Saat ini pembangunan instansi pelayanan

masyarakat sedang berkembang, salah satunya adalah

lembaga rumah sakit. Hal ini disebabkan karena

adanya permintaan dari masyarakat akan kebutuhan

atas rumah sakit. Saat ini grup rumah sakit swasta

semakin berkembang dan banyak mendirikan rumah

sakit di berbagai daerah baik di pulau Jawa maupun

di luar pulau Jawa.

Untuk melaksanakan perencanaan

pembangunan rumah sakit, umumnya pemilik rumah

sakit melakukan kerjasama dengan pihak konsultan

dalam bidang arsitektur, ME (mechanical &

electrical) dan sebagainya. Bangunan suatu gedung

terdiri dari tiga komponen penting, yaitu, struktur,

arsitektur dan ME. Ketiganya satu sama lain saling

terkait, struktur dan arsitektur mengedepankan

kekuatan, bentuk dan estetika, sedangkan ME

mengedepankan fungsi. Dalam hal ini umumnya

cakupannya adalah kelistrikan dan sistem mekanikal

gedung; plumbing, lift, sistem kebakaran dan sistem

pendingin dan distribusi udara.

Saya mendapat kesempatan untuk belajar dan

membantu di suatu instansi swasta dalam bisang ME,

khususnya dalam proyek perencanaan pembangunan

suatu rumah sakit di Surabaya. Saya diberikan

kesempatan membantu pada bagian sistem

pendinginan dan distribusi udara. Akhirnya Saya

memutuskan untuk menjadikan kesempatan ini



sebagai bahan tugas akhir dalam menyelesaikan

program studi S1 Teknik Mesin.

2. DASAR TEORI

2.1 Cooling Load

Cooling load atau beban pendinginan adalah

jumlah energi panas yang harus dipindahkan pada

suatu ruangan atau bangunan oleh peralatan atau

mesin HVAC agar temperatur ruangan yang

dikondisikan tetap terjaga. Perhitungan cooling load

juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan-tujuan seperti

berikut :

• Menyediakan informasi untuk pemilihan

mesin dan desain sistem HVAC,

• Menyediakan data untuk evaluasi adanya

kemungkinan penurunan beban pendinginan.

Terdapat dua tipe heat gain dalam

pembahasan cooling load, yaitu sensible heal dan

latent heat, sensible heat/kalor sensibel merupakan

kalor yang secara langsung dapat dirasakan,

sedangkan latent heat/kalor laten merupakan kalor

yang tidak dapat dirasakan secara langsung.

Memperoleh komponen cooling load dari sumber

beban

Komponen sensible cooling load yang didapat

dari sumber beban, dikalkulasi dengan menggunakan

tabel faktor konversi, “Cooling Load Temperature

Differences”(CLTD) atau “Cooling Load

Factor”(CLF). Cooling loads dari atap,dinding luar

dan konduksi kaca dikalkulasikan dalam satu step

proses menggunakan faktor CLTD. Metode ini

menggantikan metode sebelumnya yaitu metode

“Total Equivalent Temperature Difference”(TETD).

Kondisi Indoor & Outdoor design

Desain temperatur udara ruang yang

diinginkan akan bervariasi sesuai dengan aktivitas

dan fungsi dari suatu ruangan atau bangunan.

Sedangkan desain kondisi luar ruang akan tergantung

oleh lokasi dan data kondisi cuaca pada suatu

wilayah.

Informasi yang diharapkan (output)

Hasil dari kalkulasi adalah total cooling load

dari suatu ruang, zona atau grup dari beberapa zona.

Cooling load harus cukup akurat agar tepat dalam

memilih peralatan atau mesin dan suplay udara.

Untuk memudahkan dalam kalkulasi cooling load,

maka kalkulasi dikategorikan menjadi tiga bagian :

1. External loads

2. Internal loads

3. Infiltration and Ventilation Loads.

2.1.1 External Loads

Komponen external load adalah sebagai

berikut :

1. Konduksi kalor melalui dinding luar dan

atap.

2. Konduksi kalor melalui partisi interior,

langit-langit ruangan dan lantai.

3. Konduksi panas dari fenestration.

4. Efek radiasi matahari.

Efek konduksi dan nilai U

Konduksi steady-state perpindahan kalor

melalui atap, dinding atau kaca adalah :

! = !" × ∆! !" (!!")×∆!

Dimana :

q = laju perpindahan kalor, Btu/hr

∆! = perbedaan temperature, deg F

Rt = jumlah total resistansi termal, (hr.ft2.F)/Btu ;

Rt = R1 + R2 = … = 1/U

U = koefisien transmisi, Btu/(hr. ft2.F) = 1/Rt

A = luas permukaan area, ft2



Persamaan unsteady-state untuk cooling load :

! = !×!×!"#$

Dimana :

q = cooling load

CLTD = the Cooling Load Temperature Difference,

deg F

Glass Solar Load

Konsep CLTD yang diaplikasikan pada

kaca, hanya meperhitungkan cooling load karena

konduksi. Sedangkan solar heat gain melalui

fenestration, didapatkan dari shading coefficient (SC)

dari jenis kaca tertentu dan Solar Heat Gain Factor

(SGHF). Persamaan cooling load yang berlaku

adalah :

! = !× !" × !"#$%&' ×(!"#)

Dimana :

q = cooling load akibat dari radiasi matahari melalui

kaca, Btu/hr

A = permukaan area kaca, ft2

SC = Shading coefficient

SGHFmax = maksimum SGHF pada bulan, dan

orientasi, Btu (hr.ft2)

CLF = Cooling load factor

2.1.2 Internal Loads

Internal loads terdiri dari komponen cooling

loads yang terbentuk dari sumber kalor yang ada di

dalam ruangan yang dikondisikan. Komponen

tersebut adalah; Pencahayaan, Manusia, dan peralatan

atau mesin.

Pencahayaan

Pencahayaan menimbulkan kalor karena

adanya supply energi listrik. Energi tersebut

berkonveksi ke udara dan juga melalui radiasi. Kalor

yang dihasilkan dari pencahayaan adalah sensible

heat/kalor sensibel.

! = 3,41×!×!"#$×!!"×!"#

Dimana :

q = sensible cooling load, Btu/hr

3,41 = Faktor konversi Btu/hr per watt

W = total lamp wattage

Fuse = faktor penggunaan lampu

Fal = special ballast allowance factor

CLF = cooling load factor, menurut waktu

penggunaan

Manusia

Tubuh manusia menghasilkan kalor melalui

proses metabolisme dan melepaskannya melalui

radiasi kulit atau pakaian juga melalui proses

konveksi dan penguapan melalui kulit, pakaian dan

proses bernafas. Kalor yang dihasilkan melalui uap

lebab dari tubuh adalah kalor laten dan selain itu

adalah kalor sensibel.

!" =!"

!"#$%×!"#$%ℎ !"#$%×!"#

!" =!"

!"#$!×!"#$%ℎ !"#$%

Dimana :

Qs = sensible cooling load, Btu/hr

qs = sensible heat gain per orang

Ql = latent cooling load, Btu/hr

Peralatan dan mesin

Kondisi peralatan dan mesin yang

menghasilkan kalor adalah sebagai berikut :

a. Peralatan elektrik, gas dan uap seperti pada

peralatan masak dan mesin pengering dapat

melepaskan kalor ke ruangan. Hal ini

menimbulkan adanya kalor laten dan kalor

sensibel.



b. Mesin elektrik seperti kalkulator, mesin tik,

dan motor listrik berpotensi menghasilkan

kalor yang siginifikan pada internal load

untuk pengaplikasian komersial.

!" = !"#!$%&" ×!"#

!" = !"#$%#

2.1.3 Infiltrasi and Ventilasi

Udara luar dalam bentuk infiltrasi dan

ventilasi menimbulkan tipe spesial dari beban

pendinginan yang terjadi pada ruangan. Ventilasi

disuplay untuk memenuhi aroma dan standar udara

yang bersih, sedangkan infiltrasi timbul dari leakage

yang terkontrol atau tidak terkontrol pada pintu,

jendela atau pada dinding.

Persamaan cooling load dari infiltrasi

dengan air change method :

!"#$%&' =!"#$%&×!"# !ℎ!"#$ !"# ℎ!"#

60

!" = 1,085×!"#$%&'×∆!

Dimana :

qs = sensible heat gain dari infiltrasi, Btu/hr

1,085 = produk dari density dan kalor spesifik,

Btu.min/hr.ft3. deg F

Airflow = kuantitas udara infiltrasi pada ruangan, cfm Δt = selisih antara desain temperatur luar dan temperatur dalam, oF

!" = 0,7×!"#$%&'×∆!

Dimana :

ql = latent heat gain dari infiltrasi, Btu/h

0,7 = latent heat factor, Btu.min.lb/hr.ft3.gr

ΔW = selisih desain rasio kelembaban luar dan

desain rasio kelembaban dalam, grains of water/lb of

dry air

Persamaan cooling load dari ventilasi :

!"#$%&'$%(# !"#$%&'

= !"#$%ℎ !"#$% ×!"#/!"#$%

!" = 1,085×!"#$%&'×∆!

!" = 0,7×!"#$%&'×∆!

2.2 Ducting

Selain perlengkapan Air handler dan

perlengkapan distribusi udara untuk ruangan yang

telah dikondisikan, ada juga sistem ducting yang

merupakan perantara dari kedua sistem di atas.

Untuk memenuhi fungsi ducting, sistem perlu

didesain terhadap batasan ketersediaan ruang

ducting, friction loss, kecepatan, suara, kalor dan

rugi kebocoran.

2.2.1 Duct Design

Dalam desain ducting dengan sistem

kecepatan rendah atau sistem kecepatan tinggi

dibutuhkan data. Data-data yang dibutuhkan adalah

data standar grafik air friction, data rekomendasi

desain kecepatan, kerugian pada elbows dan fittings,

dan metode yang umum digunakan untuk mendesain

sistem distribusi udara.

Friction Chart

Pada duct dimana ada aliran udara, maka di

sana akan terjadi rugi tekanan yang berkelanjutan.

Kerugian ini disebut juga duct friction loss dan

tergantung pada hal berikut ini :

• Kecepatan udara

• Ukuran duct

• Kekasaran permukaan bagian dalam

• Panjang duct



Mengubah salah satu dari keempat faktor di

atas akan mempengaruhi rugi friction pada sistem

ducting. Hubungan faktor-faktor di atas dapat

diilustrasikan melalui persamaan berikut :

∆! = 0,03!!

!!,!!(!

1000)!,!"

Dimana :

ΔP = rugi friction (in.wg)

F = kekasaran permukaan internal

L = panjang duct (ft)

d = diameter duct (in.)

v = kecepatan udara (fpm)

persamaan di atas merupakan dasar dalam

pembuatan standar grafik friction loss.

Kuantitas Udara

Total kuantitas suplay udara yang

dibutuhkan pada tiap-tiap ruang ditentukan dari

perhitungan cooling load.

Diameter Duct

Terdapat tabel yang menunjukan ukuran

duct persegi panjang setara dengan berbagai diameter

duct yang tertera pada grafik friction loss untuk duct

berbentuk bulat. Duct bentuk persegi panjang ini

memiliki penampang area yang mampu membawa

kuantitas udara dan memiliki rugi friction setara

dengan duct bentuk bulat. Untuk menentukan ukuran

duct persegi panjang ini, harus menentukan dahulu

duct bentuk bulat yang didapat dari perhitungan

kuantitas udara dan kecepatan udara.

Kecepatan Udara

Desain kecepatan udara bergantung kepada

tingkat suara yang diperbolehkan, biaya awal dan

biaya operasional. Terdapat tabel yang menunjukkan

rekomendasi kecepatan udara untuk suplay dan

return air dalam sistem duct kecepatan rendah.

Rekomendasi ini berdasarkan pengalaman.

Friction Rate

Tingkat friction pada grafik friction loss

diberikan dalam bentuk inchies of water per 100 ft

setara dengan panjang dari duct. Total panjang duct

pada bagian tersebut kemudian dikalikan dengan

tingkat friction untuk mendapatkan nilai rugi friction.

Total panjang duct termasuk semua elbow dan fitting

yang ada pada salah satu bagian duct.

Tekanan Kecepatan Udara

Grafik friction loss dapat menunjukkan garis

konversi tekanan kecepatan udara. Tekanan

kecepatan udara dapat dicari dengan membaca secara

vertical ke atas dari perpotongan antara garis konversi

dan kecepatan udara yang digunakan.

Flexible metal conduit

pipa penyalur fleksibel sering digunakan

untuk menyalurkan udara dari riser atau branch

header ke terminal AC pada sistem kecepatan udara

tinggi. Rugi friction pada pipa penyalur ini lebih

tinggi dari pada duct bentuk bulat.

Fan Convertion Loss or Gain Sebagai tambahan pada kalkulasi dalam

menentukan tekanan statis pada fan discharge, fan

convertion loss or gain harus dimasukkan. Besar

hasil konversi ini bisa saja signifikan, terutama pada

sistem kecepatan udara tinggi.

Jika kecepatan udara pada duct lebih tinggi

dari kecepatan fan outlet, gunakan persamaan di

bawah ini untuk mendapatkan nilai rugi tambahan

tekanan statis yang dibutuhkan :

!"## = 1,1 (!"4000

)! − (!"4000

)!



Dimana :

Vd = kecepatan udara duct

Vf = kecepatan udara fan outlet

Loss = in.wg

Jika kecepatan udara pada fan outlet lebih

tinggi dari pada kecepatan udara duct, maka gunakan

persamaan di bawah ini :

!"#$ = 0,75 (!"4000

)! − (!"4000

)!

Metode Desain duct Prosedur umum dalam merancang sistem

duct adalah menjaga tatak letak secara sederhana dan

membuat saluran duct secara simetris. Suplay

terminal dilokasikan untuk menyediakan distribusi

udara ke ruangan secara benar dan duct dibuat untuk

menghubungkan keluaran suplay udara tersebut.

Desain untuk sistem distribusi udara dengan

kecepatan rendah dapat dilakukan dengan tiga

metode seperti dibawah ini :

1. Velocity reduction

2. Equal Friction

3. Static regain

Ketiga metode ini menghasilkan hasil yang

berbeda dalam tingkat akurasi, ekonomi dan

kegunaan.

Equal Friction Method

Metode ini merupakan metode yang paling

umum digunakan dalam desain sistem ducting.

Metode pemilihan ukuran ducting ini digunakan

untuk sistem ducting suplay, exhaust dan return air

dimana diterapkannya kesamaan friction loss per foot

panjang duct pada seluruh sistem.

Prosedur umum yang dilakukan pertama kali

adalah menentukan kecepatan inisial pada duct utama

yang dekat dengan fan. Kecepatan udara dapat

ditentukan dengan tabel rekomendasi kecepatan udara

sesuai dengan batasan tingkat suara. Lalu dengan

menggunakan grafik friction loss dapat menentukan

inisial friction loss dari nilai kecepatan udara dan

nilai kuantitas udara. Inisial Friction loss ini

digunakan di sepanjang sistem ducting dan digunakan

untuk menetukan diameter duct yang setara

berdasarkan grafik friction loss for round duct.

Untuk mempercepat proses kalkulasi equal friction,

sering digunakan tabel persentasi penampang area

pada cabang duct. Area penampang yang didapat

pada hasil tabel ini digunakan untuk meperoleh

diameter duct yang setara pada tabel friction loss, lalu

disetarakan lagi dengan tabel ukuran duct bentuk

persegi panjang. Prosedur ini otomatis akan

menurunkan kecepatan udara pada arah aliran.

Untuk menentukan total friction loss pada

sistem ducting, agar fan yang digunakan mampu

mengalirkan udara, merupakan hal yang penting

untuk menghitung kerugian pada tahanan tertinggi

aliran duct. Friction loss pada elbow dan fitting harus

diperhitungkan.

3. PENGUMPULAN DATA

3.1 Data Cooling Load

3.1.1 Data Umum Jenis Bangunan : Rumah sakit, lantai 1, lantai 11

sampai lantai 19 (merupakan bangunan mix-used)

Lokasi bangunan : Surabaya, Indonesia

Kondisi luar (berdasarkan data lokasi software

(CHVAC) :

• Outdoor dry-bulb temp. : 89.6 deg F

• Outdoor wet-bulb temp. : 78.8 deg F

• Daily range : 14.4 deg F



Kondisi desain ruang :

• Indoor Dry-bulb temp. : 75.2 deg F

• Indoor RH : 50 %

Tabel 3.1 Standar temperatur dan kelembaban rumah sakit

Waktu operasional bangunan : 24 jam

Energi pencahayaan : 2 watts/sq.ft

Energi peralatan dan mesin : 1 watt/sq.ft

Luas bangunan tiap lantai : lantai 1, 26.576,1 sq.ft,

lantai 11 sampai lantai 19, 16.792 sq.ft

3.1.2 Data Eksternal

Ø Dinding

Jenis dinding pada bangunan rumah sakit

seragam dan dipilih menurut standar ASHRAE grup

E, 4 in. concrete, berwarna terang, memiliki faktor

nilai U sebesar 0.585.

Gambar 3.1 Data pemilihan material dinding

berikut ini data arah, panjang dan tinggi

ruangan :

Tabel 3.2 Data dimensi dinding tiap

lantai

Ø Atap

Jenis atap pada bangunan rumah

sakit dipilih berdasarkan standar ASHRAE,

yaitu material no.11, roof terrace system,

memiliki nilai U sebesar 0.106. Horizontal

dan memiliki luas permukaan sebesar

12.776,7 sq.ft.

Gambar 3.2 Gambar data pemilihan atap

lantai arah panjang (ft)

tinggi (ft)

1

utara 118.1

19.7 selatan 170.6 barat 167.3 timur

11

utara 85.3

16.4 selatan 85.3 barat 196.85 timur 196.85

12 s/d 19

utara 85.3

13.12 selatan 85.3 barat 196.85 timur 196.85



Ø Kaca jenis kaca yang dipilih adalah single glass,

clear, tanpa indoor shade, dengan nilai U

sebesar 1.04.

Gambar 3.3 Gambar data pemilihan kaca

Karena belum ada detai gambar arsitektur

untuk kaca, maka luasan kaca dibuat sebesar 10 %

dari luasan dindingnya. Berikut ini data luas kaca

tiap lantainya :

Tabel 3.3 Data luas kaca tiap lantai

3.1.3 Data Internal

Ø Manusia

Jumlah orang ditentukan dengan

standar jumlah orang per 1000 sq.ft, maka

dipilihlah untuk perhitungan jumlah orang

dengan batasan maksimal 20 orang per 1000

sq.ft, data pemilihan ditunjukkan pada

gambar. Kemudian kalor sensibel dan kalor

laten yang dipilih adalah 250 btuh dan 200

btuh. lalu profil operasi dari jam 07.00

hingga 17.00 adalah 100 %, sedangkan dari

jam 17.00 hingga 07.00 adalah 90 %.

Gambar 3.4 Gambar data pemilihan kalor

sensibel dan kalor laten

Ø Pencahayaan dan Peralatan atau Mesin

Data untuk pencahayaan dan

peralatan sudah disebutkan diatas, masing-

masing 2 watt/sq.ft dan 1 watt/sq.ft. lalu

profil operasi untuk peralatan dan mesin

disamakan dengan profil operasi manusia,

sedangkan untuk pencahayaan berbeda,

yaitu dari jam 06.00 sampai jam 18.00

adalah 90%, sedangkan dari jam 18.00

sampai 06.00 adalah 100%.

3.1.4 Data Infiltrasi dan Ventilasi

Data infiltrasi menggunakan

metode air change/hour, dengan nilai

sebesar 0.3.

lantai arah panjang (ft)

tinggi (ft)

luas dinding luas kaca

1

utara 118,1

19,7

2326,57 232,657 selatan 170,6 3360,82 336,082 barat 167,3 3295,81 329,581 timur

11

utara 85,3

16,4

1398,92 139,892 selatan 85,3 1398,92 139,892 barat 196,85 3228,34 322,834 timur 196,85 3228,34 322,834

12 s/d 19

utara 85,3

13,12

1119,136 111,9136 selatan 85,3 1119,136 111,9136 barat 196,85 2582,672 258,2672 timur 196,85 2582,672 258,2672



Tabel 3.4 Tabel data udara infiltrasi

Data ventilasi dipilih 25 cfm/orang, data tersebut

diambil dari gambar berikut ini :

Gambar 3.5 Gambar tabel data pemilihan udara ventilasi

3.2 Data Ducting

Ø Gambar kerja arsitektur

Untuk melakukan tata letak ducting

dibutuhkan gambar kerja dari ruangan dan

bangunan. Data gambar arsitektur bangunan

dapat dilihat pada lampiran.

Ø Total air quantity

Total kebutuhan udara tiap lantai

didapatkan dari hasil perhitungan cooling load

yang telah dilakukan dengan software CHVAC.

Berikut ini adalah contoh gambar laporan check

figures hasil perhitungan cooling load :

Gambar 3.6 Gambar contoh laporan

check figures hasil cooling load dengan

software CHVAC

Pada laporan terlihat nilai total kebutuhan

suplay udara sebesar 26.540 CFM, nilai ini selain

dibutuhkan untuk perhitungan dimensi ducting bisa

juga digunakan sebagai referensi dalam pemilihan Air

Handling Unit (AHU). Berikut tabel hasil

perhitungan total kebutuhan suplay udara yang

didapatkan dari laporan check figures :

Tabel 3.5 Tabel total air quantity tiap

lantai

Ø Kecepatan Udara Inisial

Kecepatan udara inisial harus ditentukan

untuk mendapatkan ukuran luas penampang

duct, dan kecepatan udara yang digunakan

adalah 1500 FPM dari faktor batasan noise.

Lantai total air quantity (CFM) 1 26540 CFM 11 20382 CFM

12 s/d 18 (18283 CFM x 7) 19 19275 CFM



Tabel 3.6 Tabel rekomendasi kecepatan udara

untuk sistem ducting kecepatan rendah

Ø Data Tabel yang Diperlukan

(Terlampir)

• Grafik Friction loss for round ducts

• Data tabel circular equivalent diameter,

equivalent area and ducts class of

rectangular ducts for equal friction

• Data tabel friction of round elbows

• Data tabel friction of rectangular elbows

• Data tabel percent section area in

branches for maintaining equal area

4. ANALISA PERHITUNGAN DAN HASIL

4.1 Perhitungan cooling load dengan bantuan

software CHVAC

Software CHVAC adalah software yang besifat

komersial dan umum digunakan dalam membantu

dalam perhitungan yang berkaitan dengan sistem

HVAC. Pada pembahasan kali ini, software ini

digunakan untuk membantu mencari cooling laod dan

total kebutuhan suplay udara. Dengan diketahuinya

cooling load, dapat dijadikan acuan sebagai

pemilihan kapasitas chiller yang akan digunakan.

Lalu informasi total kebutuhan suplay udara, dapat

membantu dalam perancangan distribusi udara, dan

dalam pembahasan kali ini adalah sistem ducting.

Proses penggunaan software ini adalah

memasukan variabel-variabel data yang berpengaruh

pada perhitungan cooling load, jadi data-data yang

ada pada bab sebelumnya akan di-input ke dalam

software CHVAC. Sekarang mari kita bahas proses

input data pada software ini dengan data lantai 1.

4.1.1 General Project Data

Setelah menjalankan software dan memulai

proyek baru, akan muncul selanjutnya general

project data. Pada bagian ini yang paling terpenting

adalah melakukan input data pada tab design dan

more design.

Pada tab design akan muncul kolom isi

variabel mengenai faktor-faktor beban internal.

Kemudian isi kolom kosong tersebut dengan data

yang telah ditentukan pada bab sebelumnya. Tab

more design adalah untuk memilih metode dan

persentasi faktor keselamatan

Gambar 4.1 Tab design



Gambar 4.2 Tab More design

4.1.2 Operating Profiles

Gambar 4.3 Operating profiles

4.1.3 Indoor/Outdoor design condition

Gambar 4.4 design condition

4.1.4 Master Data

Gambar 4.5 Master data

4.1.5 Air Handler Data

Gambar 4.6 Air Handler Data

4.1.6 Zone Data

Gambar 4.7 Zone data

4.1.7 Reports

Pada bagian ini merupakan hasil akhir dari

evaluasi perhitungan cooling laod dan total suplay

udara. Pada reports berisi informasi-informasi

mengenai data-data yang telah diisi pada bagian-

bagian sebelumnya. Reports sangat berguna untuk

melakukan cek ulang dari pengisian data, selain itu

juga dapat digunakan untuk mengetahui adanya error

dalam pengisian data. Data reports lengkap dapat

dilihat pada lampiran.



Berikut ini adalah tabel hasil cooling load dan total

suplay udara dari hasil reports : (Tabel 4.1)

Duct Design

Lantai 1 Total suplay udara 26.540 CFM menurut

perhitungan, untuk menghitung duct gunakan

kapasitas yang ada di pasaran menjadi 30.000 CFM.

Skema tata letak ducting suplay udara :

Gambar 4.8 skema supply duct lt.1

1. Tentukan luas area permukaan untuk

mendapatkan equivalent diameter duct :

30.000 !"#1500 !"#

= 20 !". !"

Cari pada tabel circular equivalent

diameter, equivalent area and ducts class of

rectangular ducts for equal friction, didapat 68

in x 46 in, dan equivalent round duct 60.8 in.

Setelah itu gunakan grafik Friction loss for

round ducts untuk mendapatkan inisial friction

loss, sebesar 0.038 in.wg.

2. Duct area dapat dicari dengan tabel percent

section area in branches for maintaining equal area,

lalu tentukan ukuran duct dengan tabel circular

equivalent diameter, equivalent area and ducts class

of rectangular ducts for equal friction.

Tabel 4.1 Tabel data ukuran duct

Duct section

air quantity (cfm)

cfm capacity

(%)

Duct area (%)

area (sq.ft)

Duct size (in.)

A 30.000 100 100 20 68 x 46

A -‐ 1 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

A -‐ B 26.250 87,5 90 18 64 x 44

B -‐ 2 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

B -‐ C 22.500 75 80,5 16,1 54 x 46

C -‐ 3 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

C -‐ D 18.750 62,5 70 14 52 x 42

D -‐ 4 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

D -‐ E 15.000 50 58 11,6 42 x 42

E -‐ 5 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

E -‐ F 11.250 37,5 46 9,2 52 x 28

F -‐ 6 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

6 -‐ G 7.500 25 32,5 6,5 36 x 28

G -‐ 7 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18

G -‐ 8 3750 12,5 19,5 3,9 34 x 18



3. Duct dari fan hingga terminal delapan memiliki

hambatan terbesar. R/D = 1,25

Duct section item panjang panjang

tambahan A duct 13 elbow 27

A -‐ B duct 65,6 elbow 26

B -‐ C duct 26,2 C -‐ D duct 26,2 D -‐ E duct 26,2 elbow 23

E -‐ F duct 26,2 F -‐ G duct 26,2 G -‐ 8 duct 26,2

Total 235,8 76

Tabel 4.2 tabel perhitungan panjang duct (resistansi

tertinggi)

4. Total friction loss pada ducting dari fan hingga

terminal 8 adalah :

5.

!"#$%&'( = !"!#$ !"#$"#% ×!"!#!$% !"#$%#&' !"##

= 311,8 !" ×0,038 !".!"100 !"

= 0,12 !".!"

Total tekanan statis pada fan utama adalah :

= Duct friction + terminal pressure

= 0,12 in. wg + terminal pressure

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Perhitungan cooling load merupakan

langkah awal yang harus dilakukan dalam

hal desain air conditioning, dari hasil

perhitungan ini akan dijadikan dasar atau

acuan dalam menentukan faktor-faktor

sistem AC.

2. Penggunaan software CHVAC dapat

mempercepat proses perhitungan yang

berkaitan dengan sistem air conditioning,

karena hampir semua pemilihan data

variabel yang dibutuhkan dalam perhitungan

ada dalam database software tersebut.

3. Kelemahan software ini, yang didapat dari

hasil tulisan ini adalah terbatasnya database

informasi lokasi kota yang berpengaruh pada

nilai CLTD.

4. Dalam sistem distribusi udara, sistem

ducting sangat bervariasi baik dalam metode

duct sizing, pemilihan materialnya, tata

letak, pilihan aksesorisnya, sehingga sistem

ducting harus dijadikan pertimbangan

menyangkut masalah biaya.

5. Kondisi dan desain bangunan seringkali

menentukan desain ducting, apabila desain

suatu bangunan banyak terdapat “obstacle”

dalam perancangan ducting, maka akan

berdampak pada cost.

5.2 Saran

1. Variabel dalam menentukan cooling load

bervariasi, sehingga dibutuhkan ketelitian

dalam memilih data variabel yang akan

diperhitungkan.

2. Melakukan perhitungan cooling load

dengan software hendaknya pengguna

software memahami dahulu cara

menghitung cooling load secara manual.

3. Hendaknya dalam merancang sistem

ducting, rancanglah sesederhana mungkin,

karena rancangan yang rumit



memungkinkan terjadinya friction loss yang

lebih besar.

DAFTAR REFERENSI

1. Dr. William Rudoy (1982). Cooling and

Heating Load Calculation Manual 3rd

edition. ASHRAE GRP 158, New York.

2. ASHRAE HVAC 2001 Fundamentals

Handbook

3. HVAC Handbook, CARRIER, new edition,

part 2. Air Distirbutor


UNIVERSITAS INDONESIA PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN ...

Documents

Transcript of UNIVERSITAS INDONESIA PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN ...